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L'uomo e l'universo 47

L’assalto al Cielo

Corso di Astronomia del Circolo Astronomico Dorico47

La prima misura del tempo di cui si ha notiziaè stata la divisione ditutto l’arco del giorno in due parti, separate traloro dal mezzodì, momento in cui il Sole raggiunge nel cielol’altezza massimasull’orizzonte.

In quel particolaremomento, infatti, la direzione del Sole sichiama direzionemeridiana, e la linea chelo congiunge nel cielo colPolo Nord Celeste (che èun cardine dell’asse dirotazione della Terra) prende il nome di “arcomeridiano”, o “meridianodell’osservatore”.

Orientarsi sulla Terra con l’aiuto del CieloOrientarsi sulla Terra con l’aiuto del Cielo





Da queste sempliciconsiderazioniastronomiche e geometriche sisviluppò fin dai tempi più antichi la costruzione degliorologi solari, dettianche meridiane o gnomoni: strumentisemplicissimi, chemettono in gradol’osservatore dimisurare il tempo astronomico e tutte le grandezze ad essocollegate.Il primo sviluppo diquesta scienza, la gnomonica, è dovutoagli antichi greci: Anassimene ed Anassimandro feceroinfatti costruire ilprimo orologio solarea Sparta; anche i Romani facevano usodi orologi chechiamavano “solarii”.





Nell’Italia del medioevo le meridianesolari hanno assunto anche un ruoloartistico e culturale oltre che servire come strumenti di misura, ed alcune sonoaddirittura monumentali. La più antica traesse sembra essere quella del Battisterodi San Giovanni a Firenze, opera delloStrozzi, risalente ai primi anni dopo ilmille. Non mancarono in seguitomeridiane celeberrime, vere opere d’arte, come quelle di S. Maria del Fiore (Toscanelli, 1467) e di S. Maria Novella (Danti, 1575) a Firenze, o quella nellachiesa di S. Petronio a Bologna, opera dell’astronomo Gian Domenico Cassini(1655), o quelle in S. Maria degli Angeli a Roma (1703) e nel Duomo di Milano(1786); pregevoli meridiane storicheesistono anche a Parigi, nella chiesa diSaint-Sulpice ed all’OsservatorioAstronomico, oltre che a Delhi, Benares, Muttra.

Una bella collezione di meridianetascabili è poi conservata nel museodell’Osservatorio Astronomico di Monte Mario a Roma.




LA MERIDIANA DI SAN PETRONIO A BOLOGNAUna prima meridiana venne costruita in S. Petronio da Egnazio Danti, domenicanoperugino docente di matematica alla Università di Bologna, nel 1576, e fu verificatapoi da Giovan Battista Riccioli e Francesco Maria Grimaldi verso la metà del secolosuccessivo.Questa meridiana venne distrutta nel 1656 durante i lavori di allungamento dellachiesa, ma già l'anno precedente, il 12 giugno 1655, la Fabbriceria aveva incaricato ilgenovese Gian Domenico Cassini di costruire il nuovo gigantesco strumentoscientifico, e questi riuscì a far passare con grande precisione la linea meridiana fra i grandi piloni della chiesa ed a porre il foro d'ingresso della luce solare ad un'altezza dimt. 27,07 dal pavimento, pari a 1000 once del piede regio di Parigi, la unità di misurache veniva più frequentemente usata nella costruzione di strumenti di precisione, aiutandosi con una strumentazione costruita appositamente ed ancora conservata nelMuseo della basilica, e con un traguardo posto su di una mensola ancora esistentealla base del grande finestrone archiacuto della facciata.Il Cassini, trasferitesi in Francia nel 1669, tornò a Bologna nel 1695 per riesaminare, assistito da Domenico Guglielmini, la sua opera e per determinare con precisione ilgiorno dell'equinozio di primavera. Fu così possibile dissipare ogni dubbiosull'opportunità di omettere il bisestile nell'anno 1700 riportando l'equinozio al 21 marzo come previsto nella riforma gregoriana del 1582.La meridiana, la cui lunghezza corrisponde alla seicentomillesima parte del meridianoterrestre, venne restaurata nel 1775 dall'astronomo Eustachio Zanotti, il quale fral'altro sostituì la precedente linea in ferro con l'attuale in ottone, e fu di nuovorevisionata nel 1905 e nel 1925 dal geodeta Federico Guarducci il quale ne riconobbel'ancora intatta precisione a quasi trecento anni dalla costruzione.Osservando la meridiana nei giorni dei solstizi, si potrà vedere che l'immagine solarenon corrisponde più ai due cerchi incisi alle estremità della linea. Ciò non è dovuto ad un errore di costruzione dello strumento, ma al variaredell'obliquità dell'ecclittica. Tale divario, secondo i calcoli del prof. Guido Horn-D'Arturo, aumenterà fino all'anno 11.250 per poi tornare verso i segni incisi nelpavimento che verranno raggiunti solo nell'anno 18.200.





Quando si cerca la direzione dei punti cardinali rispetto al territorio per orientare di conseguenza la cartina, si pensa in

genere alla bussola. A volte però non la si è portata, e comunque non è affidabile più di tanto perché indica il nordmagnetico e non quello geografico; i due rispettivi poli non

coincidono sulla superficie della Terra, per cui l'errore(declinazione magnetica) varierà a seconda del luogo in cui cisi trova. Attualmente per l'Italia il polo nord magnetico si trova

tra 0° e 2° ad est del polo nord geografico (declinazioneorientale). A questo vanno aggiunte le zone di anomalia

magnetica e la migrazione dei poli magnetici che è di circa 1°ogni 9 anni, le imprecisioni dovute alla non perfetta

orizzontalità ed alle piccole dimensioni delle bussole piùdiffuse e la loro influenzabilità da parte di materiali ferrosivicini, che possono portare scostamenti anche di 10-12°.

Per orientarsi possono essere allora utilizzate le posizionidegli astri.


Determinazione dei punti cardinali: la ricerca del nord geografico




Metodo del Sole a mezzogiorno:E' il metodo che consente la maggiore precisione. Il Sole nel cielo si sposta continuamente attraversandoloda est ad ovest, ma al mezzogiorno vero, in qualsiasigiorno dell'anno, esso taglia il meridianodell'osservatore ed indica quindi la direzione del sud, per cui l'ombra prodotta da qualsiasi profilo verticale in quel momento sarà orientata verso nord. Non è sempre facile individuare il momento del mezzogiorno vero, per due motivi:•1 Perché esso varia rispetto al mezzogiorno civiledi quattro minuti per grado di longitudine dal meridianocentrale del fuso orario, anticipando se verso est e posticipando se verso ovest. Per l'Italia il meridianocentrale del fuso è quello di Catania o dell'Etna, a 15°est da Greenwich, che identifica il fuso orario nel qualevige il cosiddetto Tempo Medio dell'Europa Centrale e sul quale sono regolati attualmente i nostri orologi; puòessere utile conoscere le coordinate geografiche delleprincipali città italiane, che sono a volte riportate daglialmanacchi astronomici e da alcuni calendari:•2 Per l'incostanza della velocità angolare dellaTerra nel suo moto di rivoluzione intorno al Sole, cosache ha portato ad utilizzare tabelle di correzione, o anche l'equazione oraria del tempo o analemma, un grafico che illustra le differenze tra tempo solare medio(o civile) e tempo solare vero.





Metodo dell'orologio

Si basa sempre sulla posizione del Sole e della Luna, ma vale a qualsiasi ora. Disponendo orizzontalmente un orologioa lancette, si orienta quella delle ore verso il Sole, o la Luna piena, poi si divide per due l'ora segnata in quel momento: l'ora risultante porterebbe la lancetta sulquadrante ad indicare la direzione del nord nel caso del Sole, o del sud nel casodella Luna, utile soprattutto nelle ore notturne.Il metodo non è preciso perché ilmovimento di questi astri rispettoall'orizzonte è disuguale nelle variestagioni, variando pertanto la loroposizione alla stessa ora sia in altezzache in azimut.





Metodo dell’orologio: esempio di orientamento con il Sole

Esempio: sono le 9 del mattino. Si orienta la freccia delleore verso la direzione del Sole, si divide per due l'ora

segnata, 9/2= 4.5, ed otterremo la direzione del Nord, checorrisponde esattamente alla direzione che avrebbe

assunto la freccia delle ore alle 4.5.Se fossimo al pomeriggio, dovremmo tener conto che alleore segnate sono da aggiungere 12 ore. Pertanto, se ci

trovassimo alle 4 del pomeriggio dovremmo sempreorientare la freccia delle ore verso la direzione del Sole, ma nell'effettuare la divisione dovremmo ricordarci chesono le 16 e, conseguentemente, la direzione del punto

cardinale Nord sarà quella che la freccia delle ore avrebbeindicato alle 8.

Nel nostro emisfero il Sole, durante il suo moto apparente diurno, sorge in un punto prossimo al puntocardinale Est, raggiunge la sua massima altezza (culminazione) a Sud e tramonta verso Ovest. Dal momento che il Sole passa in meridiano approssimativamente alle 12, basterà guardare nelladirezione in cui esso culmina per individuare la direzione cardinale Sud; in questo caso avremo allenostre spalle la direzione cardinale Nord, alla nostra sinistra la direzione cardinale Est e alla nostra destra la direzione Ovest.Potremo individuare la direzione cardinale Nord anche ad ore diverse dalle 12, basterà disporreorizzontalmente un orologio regolato sull'ora solare, facendo in modo che la lancetta delle ore sia direttaverso la direzione del Sole; dividendo per due l'ora segnata dalla lancetta delle ore si ottiene la direzionecardinale Nord.





Metodo dell’orologio: esempio di orientamento con la Luna

Esempio: sono le ore 21. Si orienta la freccia delleore verso la direzione della Luna, si divide per due l'ora segnata, 21/2= 10.5, ed otterremo la direzione

del Sud, che corrisponde esattamente alladirezione che avrebbe assunto la freccia delle ore

alle 10.5.

Con la Luna piena il discorso è quasi identico a quello fatto precedentemente per il Sole;

a. si dispone la freccia delle ore verso la direzione della Luna;

b. si divide per due l'ora segnata per ottenere la direzione del punto cardinale Sud.

Questa è la differenza tra i due metodi; mentre con il Sole la direzione della freccia delle ore indicala direzione del Nord, con la Luna indica la direzione del Sud.

Con la Luna al primo quarto (quando cioè mostra la sua gobba a ponente) la direzione indicatadalla posizione che assumerebbe la freccia delle ore dopo la divisione è quella del puntocardinale Ovest; nel caso dell'ultimo quarto (quando la Luna mostra la sua gobba a levante) la direzione indicata sarà quella dell'Est.





Metodo della stella polareIl polo nord celeste, cardine dell'asse di rotazione terrestre, individua sull'orizzonte il polo nord geografico, sul quale misura un'altezza parialla latitudine geografica dell'osservatore. Per una fortunata coincidenza la stella polare si trova a circa 50' da questo punto nel cielo, e quindipuò servire per trovare il nord. Ovviamente il metodo è valido di notte. Per chi sa riconoscere le costellazioni è facile individuare la stellapolare, allineata alle stelle "guardie" del grande carro; essa è l'ultima sulla coda del piccolo carro, ed anche la più luminosa della suacostellazione, tanto da chiamarsi "Alfa Ursae Minoris". Il metodo è affetto da un errore pari alla distanza angolare della polare dal polo nord celeste, che è di circa 50'.





Come è noto, la stella Polare (appartenentealla costellazione del Piccolo carro notaanche come l'Orsa minore) indica, con buonaapprossimazione, la direzione del Polo Nordgeografico (dista da questo circa 1°); nelnostro emisfero è sempre visibile e, pertanto, sarà sufficiente il suo riconoscimento e l'osservazione diretta per individuare la direzione del meridiano geografico. Volgendo lo sguardo alla Polare, avremo sulla nostra destra la direzione cardinale Est, alle nostre spalle il Sud e a sinistra l'Ovest.

Per individuare la stella Polare occorre da principio cercare e riconoscere il Grande Carro; non è difficile grazie alla sua particolare forma ed al fatto che nelle sue vicinanze non ci sono molte stelle che possono ostacolarne l'individuazione.

Riconosciuto il Grande Carro, per trovare la Polare basta prolungare la linea congiungente le due ultime stelle Merak e Dubhe per una distanza pari a 5 volte quella che le separa. La stella Polare si presta bene anche a determinare, con sufficiente approssimazione, la nostra latitudine; basterà osservare con un sestante la sua elevazione rispetto all'orizzonte, per poter calcolare il valoredella latitudine.Più esattamente, per avere un valore della latitudine più preciso sarà necessario apportare all'altezzaosservata alcune correzioni che sono funzione del tempo sidereo ts, dell'altezza e del mese.






Altri metodiSui manuali di topografia ed orientamento si trovano vari altri modi per trovare il nord, ma sono più empirici e meno precisi di quelli su esposti:

La direzione del muschio sugli alberi e sulle rocce;

La dislocazione delle macchie boscose più fitte o delle chiazze di neve residua.

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