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lunedì 21 dicembre 2020

STEP #28 - LA SINTESI FINALE

 

LA SINTESI FINALE 

Bussola di Inclinazione di Felice Morelli presentata nel "Catalogo del 1829" di S. Barlocci [immagine: STEP 02]
La Bussola d'Inclinazione (ENG: 
Dipping-needle compass) è uno strumento necessario alla misurazione dell'inclinazione magnetica [definizione ed etimologia: STEP 01]. 
Grazie ad un sistema costituito da un ago magnetico rotante in acciaio, fissato ad una struttura rigida in ottone [materiali: STEP 08], e dei cerchi graduati goniometrici, orizzontali e verticali [glossario: STEP 03, anatomie: STEP 16], è possibile leggere l'angolo formato dall'ago magnetico sul piano orizzontale [manuale d'uso: STEP 22], che rappresenta l'inclinazione magnetica del punto di osservazione. 
L'inclinazione magnetica è un effetto causato dall'allineamento dell'ago magnetico con le linee di forza del campo magnetico terrestre che, non correndo parallelamente alla superficie terrestre, portano lo stesso ago a puntare verso il basso nell'emisfero nord (inclinazione positiva) e verso l'alto nell'emisfero sud (inclinazione negativa) [scienza: STEP 04]. 
Il principio su cui si basa la bussola coinvolge l'interazione magnetica tra il campo magnetico terrestre, originato dalla dinamica del ferro fluido presente nel nucleo esterno della Terra, e l'ago calamitato che, raggiunto l'equilibrio, indicherà il Nord magnetico [principio fisico: STEP 05]. 
Oltre a basarsi sul magnetismo, però, lo studio del campo magnetico terrestre è fondato anche sull'analisi delle rocce, e, quindi, sul fenomeno del paleomagnetismo [chimica: STEP 26], secondo cui gli atomi dei materiali fossili, sotto forma di magnetizzazione residua, si orientano rispetto alle linee di campo magnetico del punto. 
Inoltre, è stato dimostrato che gli zigoli indaco si comportano come bussole di inclinazione, poiché sono in grado di rilevare il campo geomagnetico e di utilizzare queste informazioni per finalizzare la loro direzione migratoria [mito: STEP 07]
A trattare il concetto di inclinazione magnetica, già delineato da Georg Hartmann nel 1541, e ad ideare lo strumento, fu Robert Norman [inventore: STEP 09], marinaio e poi ideatore di strumenti scientifici, nel suo pamphlet:

"The newe attractive: shewing the nature, propertie, and manifold vertues of the loadstone : with the declination of the needle, touched therewith under the plaine of the horizon" 

da cui è possibile reperire le prime rappresentazioni grafiche dell'oggetto: 

Prime grafiche dello strumento dal pamphlet "The Newe Attractive" di R.Norman [simbolo: STEP 06]


Oltre a Norman, la Bussola di inclinazione viene anche trattata e descritta in opere successive come nel "De Magnete" di W.Gilbert nel 1600, nel "Sur le variations du  magnetisme terrestre a differentes latitudes, Journal de Physique" di A. Von Humboldt e J.B. Biot nel 1804 e nel "Catalogo del 1828" di S. Barlocci [libri: STEP 10]; poi prodotta da vari costruttori, quali Felice Morelli, E. Lenoir, Henry Barrow e le "Officine Galileo" [costruttori: STEP 11], quindi, brevettato a partire dal XIX secolo con Joseph Gardam [brevetti: STEP 17] e poi utilizzata in varie spedizioni scientifiche, come da Sir Douglas Mawson raggiungere il Polo Sud, motivo per cui  la bussola d'inclinazione è protagonista di un francobollo, in occasione del 75° anniversario di tale spedizione. 
Prismatic Compass and Llodt -Creak Dip  Circle

Più recentemente, invece, viene realizzata, ad esempio, dal marchio siciliano ML-Systems s.r.l di attrezzature scientifiche per la didattica e l'insegnamento [marchio: STEP 20].
Si tratta di uno strumento particolare, appartenente all'estesa famiglia delle bussole [tassonomia: STEP 14]. Per questo motivo è difficile trovare sue rappresentazioni nella quotidianità, mentre risultano più reperibili le versioni più tradizionali della bussola, ad esempio, nelle pubblicità [STEP 13], nel cinema [STEP 12] o nei fumetti [STEP 21]. 
In sintesi, l'oggetto in esame è riconducibile in particolar modo al tema del magnetismo, e quindi alla determinazione dell'inclinazione magnetica delle linee di campo magnetico terrestre, e quindi, all'indicazione del Nord magnetico. [mappa concettuale: STEP 27].

giovedì 15 ottobre 2020

STEP #05 - IL PRINCIPIO FISICO



IL PRINCIPIO FISICO



Il principio su cui si basa la bussola coinvolge l'interazione magnetica tra un ago calamitato e il campo magnetico terrestre. L'ago calamitato della bussola, se perturbato, attraverserà prima una fase transitoria, che lo vedrà oscillare intorno alla posizione d'equilibrio, poi raggiungerà l'equilibrio e una sua estremità indicherà il Nord magnetico. Esso misura l'inclinazione magnetica generata dalle linee di forza del campo magnetico terrestre.





MAGNETISMO E CAMPO MAGNETICO

Il magnetismo è quel fenomeno fisico per cui alcuni materiali sono in grado di attrarre il ferro oltre a trasmettere tale capacità ad altri materiali. La dinamica del ferro fluido presente nel nucleo esterno del pianeta è responsabile dell'origine e del mantenimento del campo magnetico che ha sede sulla Terra. Il campo magnetico terrestre, confinato dal vento solare entro una precisa regione di spazio, non è, quindi, libero di espandersi nello spazio interplanetario. L’interazione tra il vento solare e la magnetosfera dà origine alla formazione di un complesso sistema di correnti magnetosferiche, che sono responsabili della generazione di campi magnetici secondari. La sovrapposizione di tutti questi campi secondari generati sulla Terra (ad esempio quelli prodotti nel nucleo e nella crosta terrestre, campi di origine esterna, campi dovuti alle correnti elettriche della ionosfera e della magnetosfera) rappresenta il campo magnetico misurato sulla superficie del nostro pianeta. La registrazione continua degli elementi del campo magnetico consente, quindi, da un lato, di comprendere le proprietà fondamentali del campo e, dall’altro, di studiare le diverse sorgenti all’origine del campo stesso.

STEP #04 - LA SCIENZA


LA SCIENZA

L'INCLINAZIONE MAGNETICA

L'inclinazione magnetica si misura con appositi strumenti, detti inclinometri (come la bussola d'inclinazione), formati da una bussola con ago libero di ruotare nel piano del meridiano magnetico, attorno ad un asse verticale, e da un goniometro per misurare l'inclinazione dell'ago sull'orizzontale. 

L'inclinazione magnetica è l'angolo determinato dalla direzione del campo magnetico terrestre con il piano orizzontale su un qualsiasi punto della Terra. 

Si considera positiva l'inclinazione se il polo nord dell'ago magnetico è rivolto verso il basso, mentre è negativa se rivolto verso l'alto. In uno stesso punto l'inclinazione magnetica è soggetta a una lenta variazione secolare, a una variazione diurna e a fluttuazioni irregolari (tempeste magnetiche). 

Un primo modo per la misura dell’inclinazione magnetica fu descritto da Robert Norman nel 1581, navigatore e costruttore di strumenti inglese. È ricordato per il suo pamphlet: 

"The newe attractive: shewing the nature, propertie, and manifold vertues of the loadstone : with the declination of the needle, touched therewith under the plaine of the horizon"

Copertina del pamphlet "the Newe Attractive"

pubblicato nel 1581, dove sono descritte le proprietà della calamita ed alcuni aspetti della navigazione. In particolare, è approfondito il concetto di inclinazione magnetica, che devia di un certo angolo rispetto all'orizzonte l'ago di una bussola ed un metodo per misurarla. Questo effetto è causato dall'allineamento dell'ago magnetico con le linee di forza del campo magnetico terrestre che, non correndo parallelamente alla superficie terrestre, portano lo stesso ago a puntare verso il basso nell'emisfero nord (inclinazione positiva) e verso l'alto nell'emisfero sud (inclinazione negativa). L'inclinazione magnetica e le sue variazioni erano già note ai tempi di Norman, poiché il fenomeno era già stato descritto da Georg Hartmann 1541.


  

FONTI: