Eliostati

[eliostato]

Forse agli appassionati di orologi che bazzicano questo forum possono interessare degli "orologi" molto particolari, che ebbero un breve periodo di notorietà nella seconda metà del 1800, per poi essere completamente soppiantati dall'invenzione dell'elettricità e della lampadina: gli eliostati (e i loro compari, siderostati e cielostati).

Un eliostato è in sostanza "un orologio collegato ad uno specchio"; la questione interessante è l'effetto della rotazione dell'orologio sullo specchio: quest'ultimo, infatti, se collegato tramite uno specifico meccanismo basato su complesse formule matematiche, compierà nell'arco della giornata movimenti tali da riflettere la luce del sole sempre nello stesso punto, nonostante il sole percorra il suo arco nel cielo.

foucault

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focucault 1

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Non esistendo la corrente elettrica e le lampadine, gli eliostati erano l'unico modo per illuminare con una luce forte e costante i microscopi o i laboratori di fisica in cui si facevano esperimenti di ottica; in seguito gli eliostati furono anche utilizzati per indirizzare la luce verso telescopi, in modo da poter costruire telescopi anche di dimensioni enormi: alla Esposizione di Parigi del 1900 (una specie di "Makerfaire" dell'epoca) fu esposto un telescopio di dimensioni colossali, che in nessun modo avrebbe potuto essere mosso per puntare un qualunque astro, essendo lungo 60 metri e con un diametro di oltre un metro!

Così fu posizionato davanti al suo obiettivo un eliostato, anch'esso di dimensioni mastodontiche, ma il cui specchio era largo "solo" 2 paio di metri ("solo" rispetto ai 60 del telescopio...), e quindi poteva essere orientato tramite un meccanismo a orologeria. La pubblicità dell'esposizione diceva che con quel telescopio era possibile osservare la Luna come se ci si fosse trovati a un metro di distanza (ma, come ogni pubblicità, esagerava... )

parigi

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Il telescopio che fu usato era stato progettato da Leon Foucault (diventato famoso per il suo pendolo con cui dimostrò che la Terra ruota), che ha una caratteristica molto particolare: può essere regolato manualmente da fuori, senza doverne arrestare il moto orario di 24 ore, in modo da puntarlo correttamente verso il sole in qualunque giorno dell'anno e ora del giorno, modificando l'angolo orario e la declinazione, dopodichè può girare per 24 ore senza bisogno di essere regolato; di giorno in giorno è necessario solo regolare la declinazione, che nell'arco dell'anno varia da circa -23° a +23°.


Sto raccogliendo tutte le informazioni possibili su queste invenzioni, alcune delle quali davvero geniali, nel mio repository github:

https://github.com/jumpjack/heliostat


Il mio scopo principale è riuscire a ricostruire l'eliostato di Foucault (più precisamente, quello che lui chiamò "siderostato"), dello stesso tipo usato all'Esposizione di Parigi, ma ovviamente in scala più piccola: quello che si vede nelle poche foto disponibili dell'oggetto era, se ho fatto bene i conti, alto un metro e largo altrettanto (l'unica misura fornita da Foucault è il diametro dello specchio: 30 cm); questo è l'intrigante meccanismo alla base del siderostato di Foucault:

satellite

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Questo geniale meccanismo permette di far ruotare un asse interno, collegato alla forcella che sorregge la ruota di declinazione, alla stessa velocità del tubo esterno che lo contiene, collegato alla ruota conica finale; se però l'utilizzatore interviene ruotando manualmente una delle due leve inferiori dello strumento, la velocità relativa cambia, la ruota conica ruota rispetto all'asse interno, e di conseguenza la semirouta di declinazione ruota intorno al suo secondo asse (uscente dallo schermo), variando la declinazione di puntamento dello strumento.

Una descrizione dettagliata della matematica alla base del meccanismo è disponibile nel "Trattato di cinematica" di Belanger, in francese, tradotto da me qui: https://github.com/jumpjack/heliostat/b ... emtique.md

La sua applicazione nell'eliostato di Foucault ad opera di W.Eichens è descritta in queste due altre opere:

Raccolta di lavori di Leon Foucault
Annali scientifici della Scuola Normale Superiore

[carlo]

Confesso che lo strumento che ci a mostrato eliostato mi ha colpito in modo particolare tanto fa farmi prendere in considerazione il tentativo di costruirne una replica.

Ho contattato eliostato ed insieme abbiamo discusso dei punti che sembrano far sorgere dei dubbi ...ma , forte della sua assistenza , mi piacerebbe mettere mano a tornio e fresatrice per provare a mettere insieme delle ruote dentate e vedere se nel tempo riusciamo a venire a capo a qualcosa....

Cordialità.
Carlo

[sobas66]

Premetto che prima di leggere questo topic ignoravo l'esistenza di tutto ciò

Ringrazio Eliostati per averci "illuminato"

Seguo con interesse!

Ciao

[eliostato]

Se qualcun altro volesse cimentarsi nell'impresa della costruzione di uno di questi aggeggi, in questo documento c'è l'imbarazzo della scelta, si va dal più semplice (modelllo Fahrenheit)...

fahrenheit

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all più assurdo (modello Gambey):

gambey

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Io per le mie esigenze sto cercando di costruire il modello "Siderostato di Foucault":

foucault

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, perchè a quanto ho capito è l'unico in cui si può regolare l'ora e la declinazione mentre il meccanismo è in movimento, e credo sia l'unico modo per farlo funzionare ininterrottamente per 365 giorni all'anno, come vorrei fare io.
Però i meccanismi esterni che controllerebbero declinazione e ora vera sono ancora tutti da inventare, Foucault li regolava a mano....

Intanto sto cercando di capire se riesco a costruirne una versione semplificata senza regolaizoni... e per adesso no, perchè per farlo ho usato un timer da giardino da 24 ore per imprimere il movimento.... salvo poi scoprire, dopo un mese di prove fallite, che il timer, se posizionato in alto, deve girare in senso ANTIorario, mentre ovviamente un timer normale gira in senso orario.

Però tengo a precisare che non sono un orologiaio.... neanche so come si usa un tornio: mi sto cimentando con legno, sega e martello, col supporto di una stampante 3d.
Per il momento i risultati sono pessimi.