Il cannocchiale o anche canocchiale (da occhiale a forma di canna) o spottingscope (cannocchiale da osservazione) è uno strumento ottico monoculare a rifrazione, per l'osservazione ingrandita e diretta di oggetti lontani perlopiù terrestri. La forma più semplice e primitiva, nata nei primi anni del 1600, è conosciuta come «cannocchiale galileiano» e costituita da un tubo o canna (detto “tubo ottico”) alle cui estremità vengono poste due lenti ottiche, una positiva con funzione di obiettivo e l'altra negativa con funzione di oculare; questa forma risulta molto simile a quella del telescopio, ma possiede uno schema ottico conosciuto come schema galileiano (in onore a Galileo Galilei), in grado di fornire immagini ottiche dritte o già raddrizzate, senza bisogno di prismi raddrizzatori o di altre lenti (necessarie invece al telescopio comune e nel cannocchiale kepleriano).
La configurazione ottica galileiana, fu usata molto in campo nautico e militare, fino all'avvento dei prismi ottici; ora è praticamente in disuso dalla seconda metà del XX secolo, presente solo in alcuni rifacimenti storici (di basso costo e/o semi-giocattoli) dei vecchi binocoli da teatro e dei cannocchiali telescopici (estensibili) di uso sui velieri (dei pirati), oppure per alcuni «occhiali da chirurgo» (con schemi più complessi). Da vari decenni si usano invece i cannocchiali prismatici, nonostante risultino un po' meno luminosi, più pesanti e più lunghi (relativamente alla lunghezza focale totale), in quanto offrono un campo visivo normalmente più ampio. Mentre, ad esempio, per il classico mirino ottico telescopico, detto «cannocchiale da puntamento», in uso sui fucili di precisione o sulle carabine da caccia, ecc, si utilizza più efficacemente lo schema kepleriano a lenti, per il raddrizzamento delle immagini del obiettivo.
In ogni caso, con il termine «cannocchiale» si intende qualunque strumento ottico monoculare, in grado di dare all'osservatore un'immagine dritta (già raddrizzata), indipendentemente dallo schema ottico utilizzato.
Storia Invenzione La storia del cannocchiale, certificata da documenti, sembra avere inizio in Olanda nei Paesi Bassi, nel primo autunno del 1608. Tuttavia, l'esatta paternità del cannocchiale risulta ancora piuttosto incerta, perché troppe ipotesi abbondano sugli aspiranti padri. Di certo, le costruzioni realizzate da Galileo Galilei e le sue scoperte astronomiche, certificano che sia una figura fondamentale legata al cannocchiale e a questo schema ottico.
Il luterano Simon Mayr (Marius) nel suo Mundus Jovialis, scritto nel 1614, scrive che un certo olandese («quidam belga») era presente alla fiera di Francoforte tenutasi nel settembre del 1608, offrendo a caro prezzo (300 fiorini) un esemplare di cannocchiale (ma con una lente rotta).
Nel 1618, Girolamo Sirtori pubblica a Francoforte il Telescopium sive ars perficiendi, (Telescopio o arte della prestazione), in cui, oltre a descrivere la tecnica di costruzione, dà notizie sulla prima diffusione dello strumento. Il Sirtori sembra indicare Johannes Lippershey quale inventore, ma aggiunge che questo occhialaio (optometrista) aveva appreso il segreto da un viaggiatore che era arrivato al suo negozio.
Hans Lipperhey (Lippershey) (1619) era nato a Wesel in Westfalia e faceva l'occhialaio nella città di Middelburg, nell'isola di Walcheren (Zelanda). Un documento del 2 ottobre 1608 cita la sua richiesta di brevetto in cambio del mantenimento del segreto dell'invenzione. Esiste anche una lettera del 25 settembre 1608 inviata al principe Maurizio di Nassau da parte del Consiglio Municipale di Middelburg, nella quale Lipperhey afferma di essere in possesso di uno strumento che permette di vedere cose lontane come se fossero vicine.. Il principe Maurizio di Nassau (figlio di Guglielmo di Orange) era lo Stadhouder (ossia luogotenente governatore) della Repubblica delle Sette Province Unite protestanti (approssimativamente gli attuali Paesi Bassi) in ribellione contro i cattolici degli Asburgo di Spagna dei Paesi Bassi spagnoli (che è approssimativamente l'attuale Belgio).
Jacob Adriaenszoon (1628), nativo di Alkmaar (cittadina a nord di Amsterdam), in una lettera inviata verso la metà di ottobre 1608 alle Province Unite diceva di poter fornire un telescopio di qualità superiore a quello di Lipperhey.. Il fratello di Jacob era Adriaen Adriaenszoon, uno degli allievi di Tycho Brahe e successivamente professore di Astronomia e Matematica a Franeker, nella Frisia. Il padre era Adriaen Anthonisz, ingegnere militare e matematico, di cui è nota un'approssimazione per pi-greco = 355/113 nota come “proporzione di Metius”.
Cartesio, nella sua Dioptrique del 1637, considera il Metius quale il vero inventore del cannocchiale, ma forse è influenzato dalla sua amicizia con il fratello Adriaen.
Sacharias Jansen (1588-1632), anche lui di Middelburg e vicino di casa di Lipperhey, secondo la testimonianza del figlio Johannes Sachariassen, nato nel 1611, citata da Borel nel suo De vero telescopii inventore, avrebbe costruito un telescopio già nel 1590.
Molte date riportate dal figlio sono però incerte o contraddittorie e vanno prese cum grano salis, perché si riferiscono a ricordi di avvenimenti risalenti a molti anni prima. Comunque, nel documento citato si parla di una lunghezza dello strumento attorno ai 40 centimetri e si afferma che i migliori strumenti furono offerti sia al principe Maurizio di Nassau sia al suo rivale, l'arciduca Alberto VII di Asburgo, governatore dei Paesi Bassi cattolici, che è uno dei personaggi centrali di questa storia. Comunque, è certo che nell'autunno del 1608 i tempi erano maturi e che notizie e informazioni sull'invenzione si stavano rapidamente diffondendo.
Nel 1609 giunse in Venezia la notizia che presso certi artigiani fiamminghi si costruivano degli «occhiali» speciali mediante i quali era possibile vedere gli oggetti lontani come se fossero più vicini, con ingrandimenti di circa tre-quattro volte (3x ÷ 4x). Questi strumenti in realtà erano stati realizzati a Venezia circa venti anni prima (~ 1589), inviate al Granduca di Toscana dal suo servizio di spionaggio ramificato in tutti i paesi d'Europa, e si narrava di questi strumenti come del loro potenziale uso militare e astronomico, ma senza un particolare rilievo. Arrivata la notizia in Venezia, verosimilmente a Paolo Sarpi, Galileo, forse coadiuvato dal Sarpi o da Agostino da Mula, si mise a studiare il modo di migliorarne le prestazioni, modificando la struttura e riuscendo effettivamente a costruire degli strumenti decisamente notevoli per quel tempo, con ingrandimenti più che raddoppiati e con una qualità ottica di più alto spessore.
Grazie al perfezionamento del cannocchiale e ai chiari vantaggi militari resi possibili, a Galileo fu attribuito uno stipendio annuo di 1000 fiorini e gli venne conferita la cattedra a vita. La Repubblica veneta commissionò a Galileo anche un certo numero di cannocchiali per le proprie navi, ma il vantaggio militare nel giro di pochi anni sparì, poiché molte marinerie riuscirono a procurarsi degli strumenti simili. Il cannocchiale tuttavia era uno strumento scientifico e Galileo, con «curiosità informata», decise di rivolgerlo fin da subito all'osservazione degli astri. In rapida successione Galileo scoprì che le nubi della Via Lattea erano in verità grandi ammassi di stelle, che la Luna aveva valli e montagne come la Terra e che Giove aveva ben quattro satelliti (lune). I primi risultati furono pubblicati nel giro di pochi mesi, in un libretto dal titolo Sidereus Nuncius (Annunciatore Celeste), che per la sua prosa latina scarna e diretta e per l'esteso uso della grafica, può essere considerato molto più vicino ai moderni rapporti scientifici che alla letteratura astronomica del tempo.
Caratteristiche dei prototipi I primi cannocchiali avevano pochi ingrandimenti (~ 3x), probabilmente non accompagnati da un corrispondente aumento del potere risolutivo. Galileo, (forse aiutato da un qualche suo amico e consigliere) si rese però conto delle potenzialità militari di questi dispositivi, se opportunamente migliorati. Infatti, una volta riuscito nel suo intento, corse dal Doge di Venezia per venderglieli come strumenti di guerra., anche se poi ne rivolse uno «perfettissimo» verso il cielo per osservare gli astri. Probabilmente, questi cannocchiali potevano avere circa 10 ingrandimenti (~ 10x). Il merito di Galileo, quando nella primavera-estate del 1609 costruì i suoi primi cannocchiali, fu quello di adoperare lenti di alta qualità, fornitegli dagli artigiani veneziani (delle quali lui comunque scartava la maggior parte) e di ridurne ulteriormente le aberrazioni mediante una forte diaframmatura..
Galileiani o Kepleriani?
Dopo la morte di Galileo (1642), i cannocchiali galileiani vennero man mano "sostituiti" dai cannocchiali cosiddetti «kepleriani»; tuttavia, lo schema galileiano fu ampiamente usato nel tempo fino all'invenzione dei prismi (~ 1850). Fu il frate cappuccino A. M. Schyrlaeus (Antonius Maria Schyrlaeus de Rheita) del monastero di Rheita in Boemia a essere generalmente accreditato della costruzione dei kepleriani, dopo che nel suo Oculus Enoch et Eliae ..., pubblicato ad Anversa nel 1645, scrisse di un nuovo telescopio da lui inventato e ne descriveva i vantaggi per la nitidezza delle immagini e il superiore campo visuale. Lo stesso padre Schyrlaeus, descriveva cannocchiali a due e più (lenti) convesse. In un crittogramma descrisse anche di un telescopio (termine già usato dal 1611) con quattro convesse (che sembrerebbe un cannocchiale), senza però dare dettagli sulla sua costruzione. Perciò, che tra gli strumenti di Alberto VII ci fosse un cannocchiale kepleriano o astronomico, può apparire sorprendente, ma forse non del tutto inspiegabile. Le prime notizie di strumenti costruiti con questo nuovo schema ottico, risalgono al 1630-1631, quando, nel suo libro Rosa Ursina sive Sol, padre Scheiner afferma di aver fatto delle osservazioni con un siffatto tipo di telescopio nel 1617, alla presenza dell'arciduca Massimiliano III, arciduca del Tirolo e fratello di Alberto VII. In una lettera del gennaio 1615, Scheiner scrive anche di “un nuovo strumento”, che potrebbe essere il kepleriano..
Dagli scritti di Scheiner, studiati da [F. Daxecker], risulta che, nel maggio del 1616, Massimiliano III aveva ottenuto un cannocchiale astronomico che rovesciava le immagini e che lui voleva invece utilizzare per osservazioni terrestri («opti- cum quodam instrumentum [...] imagines inversas red- dered, Serenissimus rectas videre cuperet») e Scheiner risolse il problema aggiungendo una terza lente, molto probabilmente applicando le teorie di Keplero che, nella Dioptrice, aveva suggerito l'utilizzo di una terza lente “raddrizzatrice” per trasformare un cannocchiale “astronomico” in “terrestre”.. È poi da riportare come [Johannes Sachariassen] avesse dichiarato, nel 1655, di fronte al notaio Simon Van Beaument, di aver costruito assieme al padre Sacharias Jansen, verso il 1618, dei “lunghi tubi”, di quelli usati per osservare le stelle e la Luna..
Si suppone che il lungo tubo sia stato un kepleriano perché nel galileiano, se il fuoco dell'obiettivo è molto lungo, il campo si restringe tanto da rendere impraticabili le osservazioni. L'esistenza di contatti tra il Sachariassen e l'arciduca è testimoniata da Willem Boreel, nativo di Middelburg e ambasciatore delle Province Unite in Francia, il quale, in una lettera riportata nel De Vero Telescopii Inventore di Pierre Borel del 1655, afferma che Sacharias Jansen con il padre Hans, occhialaio e proprietario di un'officina di ottica, avrebbero costruito il primo microscopio, un esemplare del quale sarebbe stato offerto all'arciduca Alberto VII..