Dalla geografia del mare all’oceanografia scientifica: un corso per ripercorrere le tappe fondamentali

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Dall’11 al 18 ottobre 2016 un gruppo di 23 studenti universitari ha partecipato a un progetto di oceanografia storica a bordo della nave scuola Amerigo Vespucci. Il progetto, maturato nell’ambito della riflessione sulla conservazione degli strumenti oceanografici del passato e sulla ricerca storica, è stato organizzato dall’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV) in collaborazione con la Marina Militare Italiana e con il supporto tecnico-scientifico di Historical Oceanography Society (HOS), Distretto Ligure delle Tecnologie Marine (DLTM), Scuola Internazionale di Tecnologie Marine (SITM), Istituto Idrografico della Marina Militare (IIM),  Monitoraggio Ambientale e Ricerca Innovativa Strategica (MARIS), del Centro di Supporto Sperimentazione Navale (CSSN) della Marina Militare e del Centre for Maritime Research and Experimentation (CMRE) della NATO.

Aristotele, Plinio il vecchio e Strabone sono solo alcuni dei nomi legati agli albori dello studio del mare, che fin dai tempi antichi ha spinto i grandi osservatori della natura a formulare ipotesi – a volte anche fantasiose – sull’origine delle maree e delle correnti, sulla profondità, sulla salinità e su altri fenomeni marini.

Prima ancora dell’interesse scientifico, fu l’interesse economico a motivare l’uomo allo studio approfondito del mare: il commercio, la pesca, la caccia alle balene, la ricerca di risorse, ma anche la conquista di nuove terre e il monopolio marittimo. Qualcuno esplorò il mare alla ricerca della fonte dell’eterna giovinezza, della gloria o semplicemente per sfidare i limiti umani.

Fino al XVII secolo, però, lo fecero in maniera empirica, guidati da informazioni aneddotiche, basandosi su racconti di pescatori e su mappe talvolta corredate da spiegazioni esoterico-magiche. Ciononostante, nel 1598, il gesuita Giovanni Botero scrisse quello che può essere considerato il primo testo italiano di oceanografia, le Relazioni del mare.

È interessante riscoprire alcuni scienziati del passato attraverso il loro contributo all’oceanografia, allora geografia del mare. Robert Boyle noto chimico, compì studi sulla salinità e le caratteristiche termiche dell’acqua di mare; Robert Hook, il Leonardo d’Inghilterra, fabbricò i primi strumenti per scandagliare le acque profonde; Galileo Galilei nel Discorso sul flusso e il reflusso del mare formulò una teoria, rivelatasi in seguito errata, per spiegare le maree.

Basandosi su modelli sperimentali Luigi Ferdinando Marsili, uno dei padri italiani dell’oceanografia trapiantato in Francia, scrisse Histoire physique de la mer. Pubblicato nel 1725, il libro rappresenta il primo testo di idrografia.

Più tardi l’inventore e uomo politico Benjamin Franklin disegnò la prima mappa della Corrente del Golfo nella sua completa estensione e successivamente Charles Darwin diede una spiegazione dell’origine degli atolli.

Decisivi per la nascita dell’oceanografia – intesa in senso moderno come disciplina scientifica – furono gli anni tra il 1855, anno di pubblicazione del Physical geography of the sea di Matthew Fontaine Maury e il 1872, data d’inizio della prima campagna oceanografica, la spedizione Challenger di Charles Wyville Thomson.

Tutte queste storie, così come molte altre, meritano di essere riscoperte e raccontate. È quello che si ripropone di fare l’Historical Oceanography Society che ha a cuore la conoscenza, la conservazione e la diffusione di testi, mappe e documenti antichi sull’oceanografia. A questo scopo la società ha costituito un importante fondo bibliografico in cui si annoverano circa 200 volumi, stampe e mappe che vanno dall’epoca greco-romana alle grandi spedizioni scientifiche dell’Ottocento. La collezione ha sede a Portovenere (La Spezia) ed è in progetto la digitalizzazione dei testi, in vista della creazione di un archivio oceanografico storico consultabile e fruibile ai più sul web.

Un’altra missione dell’HOS, congiuntamente all’INGV, è la preservazione di strumenti oceanografici antichi e recenti, alcuni anche di notevole valore storico, che per mancanza di una apposita legislazione vengono talvolta gettati o abbandonati in magazzini polverosi.

INGV, non solo terremoti e catastrofi naturali

L’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia raggruppa tutti gli enti di ricerca italiani che si occupano di studio e monitoraggio dei fenomeni geofisici del nostro pianeta. Le componenti solide (terre), liquide (acque) e gassose (aria) sono analizzate in continuazione per prelevare dati meteorologici, ambientali, climatologici, sismologici, ecc. Ciò assicura la sorveglianza del territorio e un certo grado di previsione per alcuni fenomeni naturali.

L’attività scientifica è affiancata da un’intensa attività di informazione e divulgazione verso il pubblico, con particolare attenzione al pubblico giovane. Anche la formazione, a diversi livelli, fa parte delle missioni dell’INGV, ed è proprio in questo contesto che si inserisce il progetto di oceanografia storica rivolto agli studenti universitari.

La nave scuola Amerigo Vespucci

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Varata nel 1931, la nave a vela sulla quale si formano i cadetti dell’Accademia Navale è un gioiello conosciuto in tutto il mondo. Lungo 101 metri e largo 15, possiede tre ponti in tek, mogano, legno santo e ottone, tre alberi principali e 24 vele in fibra di canapa. L’equipaggio fisso è composto da 264 persone. Utilizzata per le cerimonie di rappresentanza, la Vespucci viene messa a disposizione dalla Marina Militare anche per attività diverse. Il “Dual use”, ovvero la duplice vocazione del veliero, l’ha già portato a collaborare con associazioni non governative quali WWF, UNICEF e Mare Vivo.

I partecipanti al progetto

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Il più giovane, Jacopo, ha 19 anni compiuti il primo giorno sulla nave Vespucci; il più “maturo”, Nino, 33. In provenienza da Torino, Pisa, Napoli, Bari, Messina, Buenos Aires e altre città, i partecipanti sono iscritti a Biologia, Scienze Ambientali, Scienze Naturali, Geologia, Architettura Navale e Scienze Nautiche. Tutte discipline in rapporto con l’indagine sulla salute degli oceani, sul clima, sugli organismi marini e sulla navigazione, in poche parole con l’oceanografia. Invitati dai loro professori o capitati per caso su un annuncio in bacheca, i giovani (6 ragazze e 18 ragazzi) sono stati catapultati in questa avventura di una settimana a bordo di una nave progettata all’inizio del secolo scorso, a stretto contatto con l’equipaggio.

Il primo incontro con una nave di questo tipo produce quasi sempre una reazione emotiva e può rimandare ad atmosfere cinematografiche. Ben consapevole di ciò, il comandante ha ricordato che si tratta a tutti gli effetti di una nave militare: chi vi è ospitato deve comportarsi di conseguenza. Dal primo giorno di imbarco, infatti, i ragazzi hanno dovuto imparare le regole di sicurezza, il codice degli annunci in filodiffusione, gli orari della mensa e altre usanze di bordo, come montare l’amaca e gli effetti letterecci (lenzuola e coperte) per dormire. Hanno anche potuto godere della disponibilità dell’equipaggio che è sempre stato a loro disposizione, rispondendo alle loro esigenze e svelando loro le parti più nascoste della nave.

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Foto copyright Antonella Galati
I contenuti del progetto

Tre grandi fili conduttori hanno ritmato il denso programma: i seminari teorici, le visite guidate e la sperimentazione diretta con il materiale oceanografico.

Attraverso lezioni sulla storia dell’oceanografia, sugli strumenti di misurazione antichi e moderni e sulla collezione di libri, mappe e carte nautiche, gli studenti hanno potuto immergersi nella materia e comprenderne le sue origini. Alle lezioni frontali sono state affiancate anche discussioni di gruppo e proiezioni di filmati, ad esempio il documentario L’ultimo viaggio del San Giuseppe II e il film La tenda rossa.

La città portuale della Spezia, base della nave Vespucci, ospita diversi luoghi importanti per la ricerca marina. Durante il progetto gli studenti hanno avuto la possibilità di visitare il Centro di Supporto e Sperimentazione Navale della Marina Militare che sviluppa programmi scientifici e tecnologici soprattutto nel campo dell’elettroacustica, e il Centre for Maritime Research and Experimentation della NATO, la cui unità ingegneristica sperimenta prototipi e simulatori frutto della propria ricerca in campo oceanografico.

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Foto copyright Marina Militare
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Foto copyright NATO

Inoltre all’interno dell’Arsenale Militare si trova il Museo Tecnico Navale recentemente rinnovato che custodisce, tra l’altro, importanti testimonianze dell’evoluzione degli scafandri dei palombari.

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Un istituto superiore nautico della città possiede un planetario grazie al quale i ragazzi hanno appreso come calcolare le coordinate celesti e come funziona il sestante.

Infine i ragazzi hanno preso il largo sulla nave Bersagliere della Marina Militare: hanno potuto visitare la plancia, osservare la strumentazione di bordo e sono stati informati sulle recenti missioni della nave, tra cui l’operazione Mare Sicuro.

L’attività più apprezzata dagli studenti è stata senza dubbio l’osservazione diretta degli strumenti oceanografici. Di seguito qualche strumento presentato e, in alcuni casi, anche utilizzato.

Lo strumento più antico osservato è il sestante (XVII secolo, forse anche precedente), con il quale si misura l’altezza degli astri sull’orizzonte per la navigazione astronomica, ma può essere utile anche per la navigazione costiera. Il funzionamento si basa sulle leggi di riflessione di un raggio di luce su una superficie piana.

Il disco di Secchi (1865) è un disco bianco o a quadranti bianchi e neri, usato per misurare la trasparenza dell’acqua. Si immerge con un sistema di zavorra e nella parte superiore una corda metrata dà l’indicazione della profondità massima alla quale il disco resta visibile.

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Si passa poi a uno strumento del 1904, il correntometro Ekman. Esso misura la velocità della corrente grazie al conteggio dei giri di un’elica e la sua direzione nel tempo con un sistema meccanico a base di pallini di piombo. È probabilmente il primo strumento di misurazione comandato a distanza.

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La bottiglia Nansen, inventata nel 1910, è un sistema di prelevamento dell’acqua che prevede anche due termometri. Essa viene calata aperta in acqua e azionata dalla discesa di un peso detto messaggero. A questo punto, rovesciandosi verticalmente, il recipiente che ha raccolto l’acqua si chiude e i termometri registrano la temperatura per quella profondità.

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Una variante più semplice e più moderna è la bottiglia di campionamento. Si tratta di un tubo aperto alle due estremità, le quali si chiudono dopo aver raccolto l’acqua da prelevare. In questo modello la chiusura avviene automaticamente quando la bottiglia tocca il fondo.

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Il correntometro Lerici, utilizzato a partire dal 1967, registra la velocità della corrente grazie ad un rotore e la direzione grazie ad un volano.

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Il correntometro acustico MAVS-3 misura velocità e direzione della corrente. Ad un’estremità si trova un trasmettitore che emette delle pulsazioni acustiche e all’altra si trova un ricevitore che raccoglie i suoni in arrivo, dopo che hanno attraversato l’acqua. Per analizzare la corrente che è passata attraverso lo strumento viene utilizzato un principio chiamato effetto Doppler.

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XBT (eXpendable BathyTermograph) è un batitermografo che permette di misurare le temperature dell’acqua secondo la profondità. Questo tipo di dati è molto importante perché condiziona la propagazione del suono in acqua (con conseguenze sul sistema dei sonar). XBT viene lanciato da un propulsore al quale resta legato tramite un filo di rame. Durante la discesa XBT invia i dati registrati. Quando la bobina di filo si è srotolata completamente, il filo si stacca e la misurazione è finita. Gli XBT sono ancora utilizzati oggi perché presentano il vantaggio di poter essere lanciati da una nave in movimento, ma si cercano soluzioni migliori e meno invasive per l’ambiente. Infatti gli XBT sono strumenti a perdere: ad ogni lancio, zinco e altri materiali inquinanti restano sul fondale marino.

_dsc4000La sonda ambientale multi-parametrica è un moderno strumento che rileva molti dati contemporaneamente: temperatura, conducibilità dell’acqua (per la determinazione della salinità), torbidità, pH, ossigeno disciolto ecc. Contiene una batteria e una memoria interna nella quale i dati vengono registrati in formato digitale. Questi saranno elaborati in seguito dal software di gestione installato su un computer.

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Foto copyright Annalisa Plaitano

La tecnologia più avanzata è rappresentata oggi da veicoli robotizzati autonomi, ad esempio i cosiddetti glider, programmabili e pilotabili a distanza. Indipendenti energeticamente, essi effettuano lunghe esplorazioni e inviano i dati raccolti in tempo reale ai ricercatori, tramite il satellite. I glider Slocum, utilizzati dalla NATO, possono cambiare il livello di profondità modificando il sistema di galleggiamento e la direzione spostando la batteria interna o grazie alle “ali”. Sono silenziosi ed ecosostenibili, quindi ideali per monitorare anche l’ambiente e la fauna marina.

Foto copyright NATO
Foto copyright NATO
Pedagogia e fattore umano 

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Dietro gli istituti organizzatori di questo ambizioso progetto si nascondono persone appassionate che hanno messo tutto il loro savoir faire e il loro entusiasmo a disposizione degli studenti. Anche i partner, mettendo a disposizione gli oggetti di una collezione privata, raccontando il loro quotidiano o le proprie avventure personali, hanno saputo trasportare i ragazzi nel loro mondo, riuscendo a trasmettere l’interesse per la storia dell’oceanografia.
Da un punto di vista pedagogico, esperienze come queste hanno un alto valore formativo, non solo riguardo ai contenuti, ma anche come avvicinamento al mondo del lavoro.

In conclusione non resta che augurarsi che l’interesse per l’oceanografia, o almeno per la scienza, continui per questi ragazzi, prendendo in prestito il motto della Nave Vespucci “Non chi comincia ma quel che persevera”.

Questo articolo è pubblicato anche sul sito dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare

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