La Nave di Carta

Ai nostri giorni che cosa serve sapere fare il Punto Nave, cioè a determinare il punto esatto in cui si trova l'imbarcazione, con il sestante? A niente, assolutamente a niente.
L’uso della rete GPS (Ground Position System ) e di altre piattaforme satellitari ha reso obsoleto e inutile il sestante, strumento cardine dell’osservazione stellare nautica fino, più o meno, agli anni Settanta, Ne vale la nota obiezione "ma se il GPS si guasta? Tranquilli ce n’è un altro.

Probabilmente lo abbiamo in tasca proprio ora, il nostro cellulare. Spesso quando parlo di questi argomenti, anche fuori dalle aule scolastiche, c’è sempre un certo interesse sia fra persone che hanno a che fare con il mare, velisti spesso, sia anche persone comuni. Vogliono sapere. E più mi addentro nelle spiegazioni, più si apre un mondo fatto di imprese, di grandi navigatori, di storia , di leggende e soprattutto di scienza, e infine anche qualcosa di romantico, legato credo al contatto diretto con la natura del cosmo. La storia del Capitano Sumner è una di queste.

La maggior parte delle grandi scoperte avvengono dopo anni di ricerca nella quiete di un laboratorio o attraverso lunghi studi . La scoperta della retta d’altezza , forse sarebbe meglio dire della “linea di posizione del Sumner ",al contrario ,è stata concepita sotto la pressione dell’ impellente necessita di un uomo che lavorava disperatamente contro il tempo.
Robert S. Richardson , astronomo, scrittore e biografo di Sumner

Prima di raccontare la storia dell'avventurosa scoperta del capitano Sumner è necessaria una breve premessa, per così dire, tecnica. Il metodo che ha permesso di poter determinare la posizione di una nave o di un aereo con il solo uso di strumenti meccanici precisi ma piuttosto semplici e con pochi calcoli trigonometrici è il metodo delle rette d’altezza dell’ammiraglio Francese Marc de Saint-Hilaire, ma la scoperta della retta d’altezza è da attribuirsi a un Capitano della marina Mercantile Americana che si chiamava Thomas Hubbard Sumner. E ora la storia può cominciare.

Nella fredda e nebbiosa mattina del 17 dicembre 1837, il Capitano Sumner era a 22 giorni di navigazione con il suo veliero da Charleston South Carolina, diretto a Greenock in Scozia. Un paio di settimane prima era nato il suo secondo figlio. Possiamo immaginare il suo stato d'animo. Ma certo lui non immaginava che quel viaggio si sarebbe rivelato uno dei più importanti negli annali della navigazione moderna. Quello che fin lì sapeva era che il viaggio non stava filando liscio. Anzi
Ma lasciamo la parola al Capitano Sumner:

Ero salpato da Charleston, S.C., 25th November, 1837, diretto a Greenlock in Scozia, una serie di forti burrasche da Ovest promettevano una veloce traversata; dopo aver passato le Azzorre il vento cominciò a soffiare da Sud con piovaschi e cielo coperto . Passati i 21° di Longitudine W, non riuscii a prendere nessun rilevamento costiero ma solo alcuni sondaggi (metodo per trovare tramite la profondità del mare una zona supposta dove si sarebbe potuto trovare ndr). Il tempo era in peggioramento e il vento aumentava d’intensità sempre da Sud . Arrivai alla mezzanotte del 17 Dicembre con solo con dei punti stimati che mi posizionavano a 40 miglia dal Faro di Tusker. Il vento nel frattempo cominciò a spirare da Sud Sud Est facendo derivare la nave verso i bassifondi della costa irlandese ora sottovento. Cercai di mantenere la nave il più possibile con la prua al vento facendo una serie di virate fino alle prime luci dell’alba. Una virata prematura avrebbe portato la nave verso Carnsore Point, mentre una ritardata verso gli scogli di Small. Quando ancora nulla era in vista portai la nave su rotta ENE sotto tormentina con forti raffiche di vento. Intorno alle 10 del mattino riuscii in un momentaneo sprazzo di cielo aperto ad osservare l'altezza del sole con il sestante e ad anottare il tempo cronometro, fino a quel momento non ero riuscito a fare alcuna osservazione. Oltretutto avendo fatto una lunga navigazione (700 miglia) senza alcun punto nave vero e proprio, mi era chiaro che la latitudine del punto poteva essere sbagliata e su di essa non potevo dunque fare affidamento...”.

Questa era la situazione nella quale il nostro Capitano si trovava all'imboccatura del Canale di San Giorgio, situazione oltremodo scomoda, con il rischio di finire o sui bassifondi della costa Irlandese o sulle secche della costa del Galles. Qui è forse il caso di aprire una parentesi per capire meglio il colpo di genio di Sumner.
Il Ps o punto stimato (in inglese DR Dead Reckoning) è un punto che si calcola stimando di aver seguito una determinata rotta con una determinata velocità, anch’ essa, soprattutto su di un veliero e a quei tempi, stimata . Moltiplicando il tempo in ore per la velocità in miglia nautiche si ottengono le miglia percorse su quella rotta e dunque il punto in cui si suppone essere arrivati

m = Dt x Vs

dove m è il cammino percorso Dt la differenza di tempo tra un punto certo e un’ora qualsiasi e Vs la velocità stimata. Mentre il punto nave o Pn (Fix in inglese) è un punto “certo” cioè la reale posizione della nave ottenuta con rilevamenti a terra o tramite osservazioni di stelle o di sole, usando come strumento il sestante che è un misuratore d’angoli .

Il Ps calcolato dal Capitano Sumner lo poneva a 40 miglia nautiche (d’ora in poi considereremo come miglia solo le miglia nautiche dove un miglio nautico vale mg = 1852 metri) dal faro di Tuskar, Sumner aveva però percorso circa 700 mg con la sola navigazione stimata, visto che non aveva potuto fare nessun Pn per le avverse condizioni meteo-marine. Con la latitudine stimata e con l’osservazione del sole, con cui si può tutt’ora stabilire una longitudine, trovò un Pn che però, pur essendo abbastanza vicino al Ps, non lo soddisfaceva del tutto. In effetti una longitudine calcolata in circostanze non proprio favorevoli, per usare un eufemismo, poteva portare a un notevole errore in latitudine. Rifece allora il calcolo della longitudine introducendo una latitudine stimata uguale alla latitudine del Ps ma sommando ad essa 10’, così trovò un altro punto (js +10’) e dunque ottenne una nuova longitudine Fece nuovamente il calcolo aggiungendo ancora 10’ (dunque js +20’) e ne ottenne un ulteriore longitudine. In sostanza Sumner ottenne, con questo procedimento tre punti. Mise i tre punti sulla carta nautica e con suo grande stupore notò che essi si trovavano su una stessa linea retta e quella linea passava per il battello fanale di Small (costa del Galles), inoltre la loro congiungente era perpendicolare alla direzione (Azimuth) del sole osservato quella mattina. Pensò che quella linea doveva essere una linea di posizione della nave ed essa puntava dritta verso il fanale di Small. Diresse allora la sua nave su quella linea e dopo mezz’ora circa, ecco apparire di prua a poca distanza il Fanale di Small. Siccome nella costruzione dei punti aveva usato la stessa altezza osservata, capì, e questa fu la grande intuizione, che “ tutti gli osservatori che al medesimo istante avessero osservato la stessa altezza di un astro (il sole nel suo caso) avrebbero dovuto trovarsi su quella linea “, cioè aveva scoperto in mezzo alla tempesta e in corsa contro il tempo un luogo di posizione determinato dall’altezza di un dato astro!
La cosa strana fu che la matematica e anche la geometria per quel tipo di calcolo esistevano già, ma solo lui, e per la prima volta nella storia dell’umanità era riuscito a mettere insieme tutti i pezzi e a capirne la portata tanto da rivoluzionare in seguito l’arte della navigazione.

Sumner ritardò la pubblicazione della sua scoperta per ben sei anni, il motivo non è dato saperlo. Forse voleva essere ben sicuro e testare il suo metodo in svariate condizioni, che a bordo delle sue navi e durante i suoi viaggi certo non mancavano. Come scrive ancora Robert S. Richardson: forse la vita attiva di un Capitano della Marina Mercantile non favoriva lo sforzo letterario, scrivere infatti 25.000 parole nelle circostanze più favorevoli è di per sé un compito formidabile e senza dubbio ha avuto gli stessi problemi che molti di noi avrebbero avuto, in condizioni molto più favorevoli. Ma il punto è che nonostante tutto riuscì a completare il suo lavoro.
Solo nel luglio del 1843 infatti uscì A New and Accurate Method of Finding a Ship's Position at Sea, by projection on Mercator’s Chart by Capt. Thomas H. Sumner edito da Thomas Groom & Company of Boston.
Il Prof Benjamin O. Peirce , Matematico di Harvard, così scrive nella sua presentazione al libro“: Ho esaminato i calcoli del Capitano Sumner, essi si fondano su dei principi perfettamente corretti. Io penso che questi metodi sono particolarmente preziosi, perché richiedono solo una formula; e la Geometria è talmente semplice e palese che può essere capita da qualsiasi uomo di buon senso.

Sumner ottenne un successo notevole con il suo libro. Sicuramente la sua eccezionale istruzione lo aiutò, aveva infatti studiato ad Harvard: matematica, trigonometria e calcolo differenziale sotto Jhon Farrar uno dei migliori insegnanti del tempo, ma la scoperta della line di posizione fu solo merito suo . Sempre Richardson nota che per i marinai del tempo, avere a che fare con qualcuno che aveva una laurea ottenuta a Havard doveva essere ben strano e non era scontato che la loro reazione sarebbe stata di ammirazione, anzi! Comunque, nel giro di pochi anni, arrivò Sumner al grado di Comandante ottenendo così tutto il loro rispetto. Credo che da queste poche note si capisca la eccezionale personalità del Capitano Sumner. Ma l’uomo che rivoluzionò l’arte della Navigazione e mostrò al mondo intero il modo migliore di usare le stelle come guida trascorse gli ultimi 26 anni della sua vita in un manicomio..

La scoperta e la vita del capitano Sumner l'ha raccontate Robert S. Richardson in Thomas Hubbard Sumner edito Astronomical Society of The Pacific. Richardson lavorò come astronomo per molti anni all’osservatorio di Monte Wilson e a Monte Palomar. Sir Arthur Charles Clarke, il famoso autore di fantascienza, fra le sue opere 2001 Odissea nello Spazio, lo nomina in un racconto di fantascienza. A “Doc Richardson” Clarke era particolarmente legato per avergli fatto visitare l’osservatorio di Monte Wilson, ai tempi il più grande osservatorio del mondo, e per avergli parlato del "pozzo gravitazionale”. Anche Richardson aveva scritto molti romanzi di fantascienza con lo pseudonimo di Philip Latham e ha firmato una fortunata serie televisiva americana sempre dello stesso genere.

A che cosa serve oggi un sestante?

Il Capitano Sumner e le rette di altezza.

17 dicembre 1837

La scoperta

La pubblicazione della scoperta

Un triste epilogo

Curiosità: il biografo di Sumner, astronomo e scrittore di fantascienza