- Latin (original language) (pages 715-725)
- English translation by Desaguliers, J. T. (John Theophilus); section about heliostata is in Book V, chapter II, starting from page 107 of the real book (p.152 of the PDF). Pictures are between p.112 and p.113 of book (158-162 of PDF). (Lines 2659-2702)
- French translation by C.F. Roland De Virloys, 1747, vol. 2 (from page 126) (Lines 2659-2702)
- Alternate English description in "Cyclopedia" by Rees (Volume 17, page 554; table is instead in Volume 4, page 28). See description here and schematic here.
- 24 hires images of the device at Teylers museum of wonders.
Tavola LXXXIII:
Con cui i raggi solari sono rafforzati
2660: Questa macchina è composta da due parti principali, ognuna delle quali è composta da varie parti più piccole. (Tavola LXXXIII).
- la prima è uno specchietto metallico piatto;
- la seconda è l'orologio che dirige lo specchio.
Usiamo uno specchio di metallo, perché in uno specchio di vetro il riflesso è doppio.
2661: Dimensioni e forma dello specchio non hanno importanza: nel nostro caso, abbiamo usato un rettangolo lungo quattro pollici e largo tre. Circondiamo lo specchio con una intelaiatura di legno.
2662: Per sostenere lo specchio senza interferire coi suoi movimenti, all'intelaiatura di legno viene fissata una lamella di bronzo a,a [quella piegata ad "U"]:
2663: Lo specchio S viene sospeso alla forcella AA facendo passare nei fori alle sue estremità
delle piccole viti, che penetrano nelle estremità a, a della suddetta lamella; le parti delle viti che passano nei fori della forcella non sono filettate ma lisce, in modo che lo specchio possa ruotare liberamente attorno all'asse; asse che, se prolungato, passerebbe sulla superficie dello specchio stesso.
2664: La forcella è solidale con il cilindro C, il cui asse, se proseguito, passerebbe per il punto medio del suddetto asse di rivoluzione dello specchio.
2665: Per questo stesso punto centrale dello specchio passa anche la "coda" DE, che è collegata perpendicolarmente alla parte posteriore dello specchio. Questa coda è cilindrica: è fatta di un filo sottile, dritto, fermo, e il cui diametro è di circa mezzo pollice.
2666: Il cilindro C è posto su un supporto di legno P, di cui mostriamo separatamente la parte superiore;
e il perno di ferro e, la cui superficie è stata levigata, si inserisce nella cavità del cilindro C, che invece è di rame; con questo metodo risulta più fluida la rotazione attorno all'asse, il che permette di modificare a piacimento l'orientamento dello specchio mediante la movimentazione della coda DE.
2667: Lo specchio può essere alzato e abbassato tramite le tre viti di ottone B, B, B, , collegate ai tre piedini, e passanti per tre fori posti alle tre estremità della piastra che supporta il cilindro C.
2668: Se lo specchio deve essere alzato più di quanto si possa convenientemente fare con queste viti, si può posizionare sotto al supporto uno spessore.
2669: La seconda parte dell'intera macchina è l'orologio di cui abbiamo parlato sopra. Questo è rappresentato con H; la lancetta compie una rivoluzione in un periodo di ventiquattro ore.
2670: Il Piano dell'Orologio è inclinato rispetto all'Orizzonte, secondo l'inclinazione dell'Equatore nel Luogo in cui usiamo la Macchina; ad esempio in questa nostra città di Leida tale inclinazione è di 37°.49
2671: Possiamo però usare la stessa Macchina in altri Luoghi, le cui Latitudini differiscono di uno o due Gradi da questo Luogo, come vedremo (v. 2675)
2672: L'orologio è sostenuto da una colonna di rame FG; essa è costituita da due parti che sono unite dalle Viti d, d, tra le quali, si muove una piastra di ferro, nel mezzo della quale vi è una fessura come nella vagina, attraverso la quale passano le suddette Viti d, d. Questa piastra è solidale con la parte inferiore dell'orologio, che viene sollevato e abbassato con questo metodo, ed è mantenuta in posizione dalle viti d, d. Le viti I, I, I, passando attraverso la piastra di rame LLM, alla quale è fissata la Colonna FG, possono essere usate anche per regolare l'altezza dell'orologio.
2673: Le estremità L, L della piastra sono sagomate in modo tale che bc e cb formino un'unica linea retta; un piano verticale passante per questa linea risulterà perpendicolare alle linee orizzontali fg e hi che possono essere tracciate nel piano dell'orologio.
2674: La Macchina è progettata in modo che il piano dell'orologio abbia la giusta inclinazione (v. 2670) quando la base LLM è orizzontale; l'inclinazione della base si può facilmente regolare usando le viti I, I, I , con l'ausilio del filo a piombo Q, il cui estremo deve corrispondere al punto o segnato sulla superficie della base LLM.
(in altre parole: per assicurarsi che la base di appoggio dell'orologio sia esattamente orizzontale, basta assicurarsi che il sostegno FG sia esattamente verticale, il che si può verificare assicurandosi che il filo a piombo Q, che è parallelo al sostegno FG, punti esattamente al punto o indicato sulla base; oggi utilizzeremmo forse una livella a bolla a due direzioni collocata sulla base)
2675: Se il dispositivo deve essere usato in un luogo la cui latitudine differisce da quella per cui la macchina è stata costruita, (cfr. 2670), un diverso punto o dovrebbe essere segnato sulla base LLM, che risulterebbe quindi non più orizzontale
(pare cioè che l'inclinazione del piano dell'orologio sia fissata in fabbrica e non regolabile, quindi per adattarla ad altre latitudini, bisogna inclinare l'intero blocco, per cui il filo a piombo non cadrà più in o)
2676: L'asse della ruota che muove la lancetta è abbastanza largo da poter essere cavo; il foro, tuttavia, ha una forma leggermente conica, più stretto nella parte inferiore.
2677: La lancetta [dell'orologio] è indicata con ON; questa lancetta è di bronzo, e il suo perno pq è inserito nel suddetto foro conico della ruota dell'orologio, con cui diventa solidale, ma se necessario può essere estratta e ruotata in modo da segnare l'ora esatta.
2678: Questo perno è a sua volta forato al centro, e attraverso di esso passa un sottile filo di bronzo, che può essere fatto scorrere per variarne l'altezza.
2679: All'estremità dell'indice O si trova un cilindretto n, lungo il cui asse è praticato un foro.
2680: La lunghezza della lancetta è misurata lungo una linea, perpendicolare a lk, tracciata dall'asse del cilindro n all'asse del filo lk. Nella nostra macchina, questa lunghezza è di sei pollici.
2681: Nel foro del cilindro n viene fatta passare la coda [t] di ferro della forcella T, in modo che possa ruotare liberamente.
2682: Tra i bracci della forcella è collocato un tubicino R, che può essere posizionato a diverse altezze,
ed è attraversato dalla coda dello specchio DE (cfr. 2665) , che riempie esattamente il tubicino stesso, all'interno del quale può scorrere liberamente.
Il tubicino è sospeso nello stesso modo in cui è sospeso lo specchio (cfr. 2663): le piccole viti r,r passano per i detti bracci [della forcella], e le loro estremità penetrano nelle flange mm connesse al tubicino, con cui sono solidali: il tubicino
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è però libero di ruotare attorno all'asse passante per mm, perchè una parte del gambo delle vitine è liscio e senza filetttura, potendo così ruotare liberamente dentro i fori della forcella.
(questo significa che la coda DE dello specchio ha qui due gradi di libertà: può ruotare intorno all'asse mm (= rr della forcella) e scorrere lungo l'asse del tubo R)
2683: Dopo aver allestito lo strumento, bisogna allestirne un altro, che chiameremo "Posizionatore";
2684: il Cilindro C viene rimosso, insieme allo specchio, dal supporto P, e al suo posto viene posizionata la colonna di bronzo VX, che può girare meno liberamente intorno al perno e, di modo che il suo orientamento resti stabile mentre viene allestita la macchina.
2685 Nell'estremità X viene incernierata l'asta YZ , in modo da poter essere inclinata a piacere rispetto all'orizzonte, e in tale posizione può essere fissata stabilmente. L'altezza della colonna VX è tale che questo centro di rotazione X è come se si trovasse al centro dello specchio (cfr. 2665). La lunghezza del braccio YX può essere a piacere, mentre il braccio XZ deve avere una lunghezza ben precisa.
2686: Il suddetto braccio [XZ] in realtà non si estende oltre il punto y: ai suoi lati si trovano altre due astine, unite nel punto Z a formare l'asta cava xZ; questa speciale asta cava, o regolo, grazie alle due viti z,z che passano in una fessura dela suddetta astina interna, può scorrere, rendendo regolabile la lunghezza del braccio XZ. Sull'astina interna è tracciata la lineetta vs, la cui lunghezza è pari a nove centesimi della lunghezza della lancetta (cfr. 2680); e come essa è divisa, lasciatemelo dire subito.
2687: La lunghezza della lancetta (cfr. 2680) è pari a quella del al braccio XZ, se è misurata tra il perno X e l'estremità Z, quando l'estremità x del regolo esterno coincide con v , dove iniziano le divisioni della linea vs.
2688: Le divisioni di questo righello sono disuguali, e determinano la lunghezza del braccio nelle diverse stagioni dell'anno, posizionando l'estremo x sulla divisione che corrisponde al giorno in cui usiamo la macchina.
2689: ora, per tracciare le divisioni, immaginiamo di dividere la lunghezza del braccio (2680) in mille parti uguali, oppure la linea vs in novanta parti; e le distanze delle divisioni dal punto v sono riportate nella tabella seguente:
2690:
- 21.Mar 1.Mar 21.Feb 11.Feb 1.Feb 21.Gen 11.Gen 21.Dic
- 0. 8. 17. 32. 47. 64. 77. 90.
- 21.Set 11.Ott 21.Ott 1.Nov 11.Nov 21.Nov 1.Dic 21.Dic
Sulla faccia opposta del regolo è stato disegnato un'altra linea, che corrisponde molto fedelmente alla linea vs, le cui divisioni sono contenute in questa seconda tabella:
21.Mar 1.Apr 21.Apr 1.Mag 11.Mag 21.Mag 1.Giu 21.Giu
0. 11. 22. 36. 51. 66. 79. 90.
21.Set. 1.Set 21.Au 11.Ago 1.Ago 21.Lug 11.Lug 21.Giu
2692: Una volta predisposta la macchina come indicato, la si ponga su un piano orizzontale, o quasi.
2693: Per prima cosa installiamo il Posizionatore (2683) sul supporto P (2684), e alziamolo/abbassiamolo quanto serve (2667, 2668), in modo che il regolo YZ, precedentemente impostato sulla giusta lunghezza (2688), opportunamente ruotato risulti infine allineato secondo la direzione dei raggi solari che desideriamo "staticizzare".
2694: Disponiamo poi l'altra parte della Macchina in modo tale che le Linee bc, bc incontrino la linea del Meridiano del Luogo, nel piano preventivamente tracciato (2692) (cioè facciamo in modo che l'asse dell'orologio punti al polo nord) , e le viti "I, I, I" siano disposte in modo che la Perpendicolare Q incontri il punto o (2674). (cioè mettiamo in piano la base dell'orologio)
2695: L'indice ON (2677) va ruotato, in modo che i raggi solari passino direttamente attraverso il tubicino R (2682), che va quindi opportunamente ruotato e inclinato. Poi si alza o si abbassa il filo di bronzo ld (2678), in modo che l'ombra dell'estremità l passi per la metà del tubo.
2696: Tutta questa parte sarà trasferita al Positore, essendo stato stabilito come prima si è detto (2693). E così si sposta l'orologio al positore, e questo si alza, in modo che l'estremità l del filo di rame lk incontri l'estremità Z del regolo YZ. La Perpendicolare Q continua ad essere curata, in modo che corrisponda sempre al punto o; dobbiamo anche fare attenzione che, dopo che l'Orologio è stato spostato, i Raggi Solari e l'ombra del Punto l, in modo che prima passino attraverso il Tubo R, affinché la posizione non sia disturbata dal riflesso del meridiano.
2697: La Colonna VX con il Righello YZ può ora essere tolta, lasciando il supporto P in posizione, e collocando poi su di esso il Cilindro C con lo Specchio. La Forcella T viene temporaneamente rimossa dal suo posto, in modo da far passare la Coda dello Specchio DE attraverso il tubicino R; una volta riposizionata la Forcella, avremo tutto pronto.
2698: I raggi poi riflessi dalla parte di mezzo dello specchio, a cui tutti gli altri riflessi dallo specchio sono paralleli, concordano come luogo e come direzione con la posizione che aveva il regolo del posizionatore; e mentre l'orologio si muove e il suo indice segue il sole, si muove la Coda dello Specchio, si cambia la sua posizione rispetto al Sole; E il raggio, riflesso dal punto medio dello specchio, rimane fisso.
2699: Se sostituiamo il perno NO con la lancetta K, la macchina divewnterà un normale orologio.
In altre parole...
- Collocare il posizionatore sul supporto P
- Regolare la lunghezza del regolo xz secondo il giorno dell'anno, in base alle tacche presenti sulla linea vs tracciata sul regolo xy
- Ruotare il regolo sia intorno al perno e che intorno all'asse x, in modo che il regolo stesso segua esattamente quella dei raggi solari: basta vedere quando la sua ombra proiettata non è pù una linea ma praticamente un "punto" (o meglio, la sezione rettangolare del regolo)
- Prenderere ora il blocco-orologio e metterlo in piano tramite le viti "I, I, I"
- Ruotare l'orologio intorno all'asse verticale in modo che i piedi "bc,bc" seguano la linea del meridiano (sud-nord), cosicchè l'asse dell'orologio risulterà puntato verso il polo nord, ossia sarà parallelo all'asse terrestre.
- Regolare la lancetta ON dell'orologio (l'asta che sostiene la forcella T) in modo che i raggi di sole passino esattamente attraverso il tubicino R, che quindi dovrà anch'esso essere opportunamente ruotato sul suo asse; l'orientamento sarà quello corretto quando sul piano d'appoggio sarà visibile l'ombra del "buco" del tubicino.
- Alzare/abbassare il perno lk della lancetta finchè l'ombra del punto l passa esattamente in mezzo all'ombra del buco del tubicino R
- Fatto ciò, avvicinare orologio e posizionatore, e alzare/abbassare il posizionatore in modo che la sua estremità Z vada a toccare l'estremità l del perno lk:
- A questo punto si può inserire lo specchio S nel supporto P al posto del regolo XZ:
- L'ultimo passo sarà orientare lo specchio in modo che la sua coda DE passi nel tubicino R; per farlo, dovremo temporaneamente rimuovere la forcella T dalla sua sede, inserire la coda DE nel tubicino, e ricollocare al suo posto la forcella:
- Il dispositivo è ora pronto per l'utilizzo:
Man mano che il meccanismo dell'orologio ruoterà, esso indurrà nella coda dello specchio un movimento tale da far puntare il riflesso del sole sempre nella stessa direzione.
Secondo altre pubblicazioni, come la "Cilopedia", "The Complete Dictionary of Arts and Sciences.... - vol. 1", "Philosophia Britannica: Or, A New and Comprehensive System Of The ... - vol. 3", è possibile dimostrare che, date le seguenti condizioni:
- La linea delle 12:00 dell'orologio giace sul piano del meridiano locale (tramite posizionamento manuale dell'orologio)
- Il tubicino R ha una posizione e un orientamento tale da essere esattamente attraversato da un raggio di sole (tramite regolazione manuale della lancetta dell'orologio, e dell'altezza di R sulla forcella T)
- L'ombra del perno lk (o lN) passa esattamente attraverso il foro di R (tramite scorrimento del perno nel foro N)
- La distanza del centro S dello specchio dal punto l è esattamente uguale alla distanza di l dal centro del tubicino R (tramite il posizionatore) (triangolo isoscele SlR)
- La coda DE dello specchio passa attraverso il tubicino R (smontando la forcella T, inserendo la coda DE in R e rimontando la forcella)
allora risulterà che in qualunque momento della giornata lo specchio, grazie al meccanismo ad orologeria, sarà orientato in modo tale da proiettare i raggi di sole sempre nella stessa direzione.