Specchi ustori

Notizie storiche e uso dello strumento

Nell'antichità greca, l’analisi degli specchi concavi fu oggetto di attenzione per la possibilità di impiego come specchi ustori. L’immaginario collettivo si è alimentato dalla vicenda di Archimede di Siracusa (287 a.C.) che, usando un gran numero di specchi, riuscì a bruciare le navi romane. Non è chiaro, per gli storici, se questi specchi ustori siano mai stati veramente costruiti e utilizzati in guerra, tuttavia esperimenti recenti mostrano che sarebbe possibile incendiare una nave costruita con le tecniche e i materiali della Roma repubblicana concentrando opportunamente i raggi solari. L’analisi più antica conosciuta degli specchi ustori si trova nella Catottrica di Euclide (matematico del III secolo a.C.) il cui ultimo teorema è dedicato al potere incendiario degli specchi ustori, risultando però inadeguato in quanto non indica nessuna costruzione del punto focale. Chi diede una dimostrazione rigorosa dal punto di vista matematico del loro funzionamento, fu Diocle (III-II a.C.). Egli fornisce la prima analisi conosciuta della proprietà focale degli specchi parabolici, dimostrando che la parabola fa convergere tutti i raggi paralleli che la colpiscono in un unico punto (il fuoco). La dimostrazione di tipo geometrico si basa sul fatto che le tangenti nei punti di riflessione simulano uno specchio virtuale piano. Nel corso dei secoli sono stati fatti diversi tentativi di ricostruzione del fenomeno: nel 700 il matematico francese Georges-Louis Leclerc, conte di Buffon, riuscì con 148 specchi piani costituenti approssimativamente un paraboloide, a concentrare la luce del sole sino a fondere piombo e stagno (Scinà, 1829).

Siccome la distanza focale di uno specchio ustorio si trova a metà del suo raggio, è ovviamente impossibile bruciare una sostanza situata a una grande distanza, poiché lo specchio dovrebbe essere di smisurata grandezza. Il padre gesuita tedesco Athanasius Kircher (1602-1680) pensò per primo di sostituire ad uno specchio concavo più specchi piani inclinati e con 5 di essi esercitò un calore insopportabile alla distanza di 100 piedi.

La coppia di specchi della Collezione, molto probabilmente, veniva usata per mostrare che il "calore raggiante" si propaga e si riflette con le stesse leggi della luce. In seguito essi vennero impiegati anche per lo studio della propagazione del suono. Le leggi sulla propagazione del "calorico", erano state messe in evidenza già nella seconda metà del settecento dai fisici svizzeri Marc Pictet (1752-1825), Horace Bénédict de Saussure (1740-1799) e dal chimico svedese Carl Wilhelm Scheele (1742-1786). Pictet, in particolare, immaginò l'esperienza dei due specchi concavi messi a ventiquattro piedi di distanza l'uno dall'altro, in cui nel fuoco dell'uno si poneva un carbone incandescente che infiammava un corpo combustibile posizionato nel fuoco dell'altro. I raggi della sorgente vengono riflessi parallelamente all'asse principale e incidendo sul secondo specchio si focalizzano sul materiale combustibile procurandone l'accensione.

Nel Catalogo Lo Cicero, del 1857-1859, è riportato: "Due specchi concavi di ottone pel calorico raggiante".