In orologeria, il termine francese Tourbillon (semplificazione di Regulateur à tourbillon (disponibile anche qui) o “regolatore a ...”) indica un particolare meccanismo del orologio, che annulla l'influenza della gravità terreste, per migliorare la precisione di marcia del movimento. Inventato da Abraham-Louis Breguet e brevettato il 26 giugno 1801, è talvolta identificato come una complicazione, ed è sicuramente contenuto negli orologi meccanici (a carica manuale o automatica).
Il suo fine è permettere la riduzione, per compensazione, delle irregolarità di marcia accusate dall'orologio a seconda della posizione in cui è posizionato, connesse all'azione della gravità terrestre. Sinteticamente, esso è costituito, nella sua forma più semplice, da una gabbia rotante attorno ad un asse centrale e contenente lo scappamento ad àncora ed il bilanciere con la relativa molla a spirale. Grazie al moto circolare, che provoca il perpetuo spostamento del gruppo regolatore, il bilanciere si comporta come se l'orologio girasse lungo una circonferenza, ossia annullando con l'anticipo accusato in una posizione, il ritardo accusato in un'altra.
Etimologia
La scelta del nome con cui identificare questa invenzione, appare ingiustificata e contraddittoria, anche perché il termine Tourbillon sembrava, e sembra tuttora nelle definizioni dei moderni dizionari francesi, un richiamo a turbine, al tempo molto criticata apparente allusione ai moti dell'appena conclusa rivoluzione francese, apparentemente incompatibili con la ricerca della maggiore precisione.
Nonostante l'inventore non abbia lasciato testimonianze di quali furono gli spunti che lo spinsero alla scelta di tale denominazione, è probabile che l'origine del termine debba essere ricercata nel articolo di Jean Baptiste Le Rond d'Alembert, che Breguet lesse nell'opera l'Encyclopédie (la "bibbia laica del tempo", diffusissima tra scienziati e inventori), e nel quale articolo Le Rond riprendeva l'ideale cartesiano per cui la rotazione dei pianeti attorno al Sole era dovuta alla presenza di un Tourbillon che li sostenesse, allargando la stessa idea all'intero universo, che era allora concepito come una espansione del sistema solare. Di conseguenza, la scelta del termine sembrerebbe un chiaro richiamo alla combinazione delle forze e all'apprezzamento dell'ordine cosmico allora dilagante, che fu accennato anche da Voltaire, nella metafora del "Grande Orologiaio".
Tale interpretazione è fornita anche da altre autorevoli fonti, quali il Grande dizionario universale del XIX secolo Pierre Larousse e il Dizionario della lingua francese di Emile Littré, pubblicati entrambi a Parigi, rispettivamente da Larousse et Cie in 17 volumi tra il 1863 e il 1876 e da Hachette in 4 tomi tra il 1863 e il 1869.. Il primo inserisce nell'elenco dei significati del termine in oggetto "Nome che i cartesiani davano alla rivoluzione intorno al suo centro di un pianeta o di un astro, e al moto della materia circostante che li segue", mentre il secondo cita direttamente Cartesio, che disse che "I pianeti ruotano intorno al loro Sole, trascinati dal loro tourbillon": tale passo verrà ripreso in seguito da d'Alembert, la cui espressione è ricordata da Littré nella sua opera: "Questo grande filosofo [Descartes], in un'epoca in cui le osservazioni astronomiche, la meccanica e la geometria erano ancora molto imperfette, immaginò, per spiegare i moti dei pianeti, l'ingegnosa e celebre ipotesi dei tourbillon"..
Anche se tale etimologia potrebbe apparire estremamente ed esageratamente complessa, è giustificabile dal fatto che Breguet, che aveva studiato ed era stato iniziato alla meccanica al Collège Mazarin intorno al 1765 dall'abate Marie, suo amico e protettore appassionato di astronomia e materie scientifiche tanto da aiutarlo ad aprire il suo atelier e presentarlo alla corte del re Luigi XVI, non era nuovo a coniare denominazioni così particolari e tanto alludenti al mondo celeste o al linguaggio filosofico: aveva infatti denominato: "perpetui" (movimento infinito, eterno, continuo), i suoi rudimentali orologi automatici con massa oscillante, in grado di ricaricarsi per mezzo del movimento dell'utilizzatore, "simpatica" (alludendo al sistema nervoso simpatico), la sua pendola in grado di regolare, ricaricare e riportare all'ora l'annesso orologio e "a tatto", un suo singolare orologio, in cui la visualizzazione dell'ora non è possibile se prima non si toccano delle sue parti..
Storia Il Longitude Act Ciò che portò in origine all'elaborazione del tourbillon fu l'esigenza, molto sentita nel XVIII secolo, di elaborare cronometri precisissimi per identificare univocamente e in modo accurato la longitudine di un punto sulla superficie terrestre. Pioniere in quest'ambito fu il Regno Unito che, a partire dal 1714 con l'emanazione del Longitude Act, costituì una commissione di tecnici, nota come Commissioners for the Discovery of the Longitude at Sea, che avesse come fine del suo operare, in conformità col suo nome, quello di trovare un sistema che consentisse l'identificazione della posizione delle navi costituenti la flotta nazionale: tale identificazione era finalizzata a ridurre il numero dei naufragi evitabili e collaterali, come quello di quattro navi che erano affondate scontrandosi contro degli scogli per il semplice motivo di non aver compreso quale fosse la propria posizione sulla carta nautica in dotazione. Chi fosse riuscito a risolvere il sopra descritto problema avrebbe ricevuto un lauto premio, consistente in sterline (pari a 7,5 milioni degli attuali euro), in sterline o in sterline rispettivamente a seconda del fatto che fosse riuscito a calcolare la longitudine con errore inferiore a mezzo grado, ai 2/3 di grado o al grado.
La connessione tra misurazione della longitudine e orologeria risiede nel fatto che per la computazione della prima era necessario possedere un cronometro che segnasse l'ora di un meridiano di riferimento (per l'Inghilterra il meridiano di Londra e in seguito di Greenwich) e una meridiana che, ovviamente, segnasse l'ora locale. Secondo un'errata concezione del tempo, che non teneva in considerazione la differenza tra tempo medio e tempo siderale calcolabile coll'equazione del tempo, sarebbe stato sufficiente analizzare la differenza d'orario segnalata dai due apparecchi: poiché la Terra gira di 360° rispetto al Sole ogni giorno, per ogni ora di differenza la longitudine varia di 15°, o di 1 grado ogni 4 minuti.
In mare non era possibile avvalersi di orologi affidabili regolati sul meridiano di riferimento e quindi il metodo più comune alla fine del XVIII secolo era di utilizzare le sempre più diffuse tavole dell'Almanacco Nautico: attraverso la distanza lunare ottenuta col metodo di misurazione della distanza angolare dalla Luna o dal Sole durante il giorno o da una fra otto stelle particolarmente luminose durante la notte, si determinava l'ora universale (del meridiano zero al Royal Observatory a Greenwich) e, confrontando questo dato con quello locale a sua volta determinato tramite l'altezza del Sole, della Luna, o delle stelle, si poteva ottenere la variazione di longitudine. Soltanto con lo sviluppo e la diffusione di cronometri marini precisi (in cui il tourbillon era un componente fondamentale) questo metodo verrà abbandonato. Furono varie le soluzioni di discreta importanza nel contesto di questa competizione, che assunse via via una natura internazionale, arrivando a coinvolgere in particolare anche la Francia.
John Harrison, nonostante non avesse compiuto, provenendo da una famiglia povera, studi regolari nell'ambito della meccanica o dell'orologeria, prese parte al concorso, sperando di riuscire a produrre un orologio tanto preciso da avere uno scarto massimo di 3 o 4 secondi mensili. Dato che al tempo le misurazioni astronomiche erano tenute in maggior considerazione rispetto a quelle basate su meccanismi meccanici, in virtù dell'ideologia promossa da Isaac Newton, Harrison si trovò costretto a rivolgersi a Edmond Halley, che lo indirizzò all'officina Graham di Londra, già al tempo molto apprezzata, con cui intraprese una proficua collaborazione grazie alla quale ricevette supporto tecnico ed economico, arrivando a produrre orologi di buona precisione. Altri scienziati che arrivarono a discreti risultati in quest'ambito furono John Arnold, già collaboratore di Larkum Kendall, che aveva affiancato Harrison nei suoi ultimi lavori, e Ferdinand Berthoud, che idearono e brevettarono nel 1770 due differenti sistemi contraddistinti dalla presenza di una seconda molla che evitava eventuali errori di scatto ma non annullava l'influenza della forza di gravità.
L'idea di Breguet
Cinque anni dopo, Breguet, membro della commissione per la computazione della latitudine, aprì la sede della sua azienda in Quai de l'Horloge, sull'Île de la Cité. Gli studi di Breguet partirono dalla constatazione del fatto che la gravità terrestre sia un handicap per il raggiungimento della massima precisione dei segnatempo: essa infatti provoca delle irregolarità di moto ogni volta che l'orologio, portato al polso o tenuto dentro una tasca, cambia posizione. La proposta di Breguet di compensare gli errori del moto legati a tale forza invece di tentare di annullarli si basava sull'irrealizzabilità della teoria secondo la quale l'unico sistema per annullare l'effetto sul gruppo regolatore della gravità sia quello di far sì che il centro di gravità del gruppo regolatore sia costantemente fulcro di un movimento rotatorio, cosa possibile se l'orologio è mantenuto fermo ma impossibile se esso è posto in una posizione non piana o è mosso. Per compensare l'errore commesso dal bilanciere durante il suo spostamento, Breguet decise di chiuderlo assieme agli organi annessi in una gabbia solidale alla ruota dei piccoli secondi, che si spostava continuamente alla velocità di un giro al minuto. La continua rotazione del gruppo regolatore, oltre a permettere la reciproca compensazione degli errori accusati dall'orologio nelle varie posizioni, garantisce una miglior lubrificazione e riduce l'attrito tra i vari organi..
Gli studi che precedettero il brevetto vennero compiuti alla conclusione del XVIII secolo (secondo alcune fonti, l'ideazione del tourbillon risalirebbe nello specifico al 1795): (disponibile anche qui) dopo aver brevettato il 9 marzo 1798 (secondo il calendario repubblicano, 19 Ventoso anno VI) uno scappamento a forza costante che già migliorava la qualità dei suoi prodotti, in seguito a minuziose sperimentazioni, le prime elaborazioni tecniche del tourbillon vennero depositate il 24 dicembre 1800.
Il brevetto decennale di tale meccanismo, registrato da Breguet il 26 giugno 1801 (secondo il calendario repubblicano, 7 Messidoro anno IX)., reca la firma di Jean-Antoine Chaptal, già proprietario del Breguet nº 621., chimico e ministro dell'interno sotto Napoleone Bonaparte, dal cui ministero dipendevano gli uffici emananti i brevetti. Ancora oggi, negli archivi dell'Institut National de la Propriété Industrielle con sede a Parigi, figura il dossier col quale l'inventore richiese il brevetto del proprio meccanismo, accompagnato da una semplice lettera di presentazione al ministro degli Interni, nella quale Breguet esponeva sinteticamente il proprio lavoro.