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Introduzione
L’orientamento consiste nell’esatta individuazione dei quattro punti cardinali (Nord- Sud- Ovest- Est) e quindi del luogo in cui ci si trova nonché della direzione da seguire. Di notte l’orientamento è possibile grazie alla posizione degli astri; la stella polare infatti indica il nord con buona approssimazione (48’), trovandosi in direzione del prolungamento dell’asse di rotazione terrestre. Di giorno usiamo il sole per orientarci in quanto a mezzogiorno, cioè a metà del suo arco diurno esso si trova esattamente sopra il punto cardinale sud.
Sul nostro orizzonte possiamo definire la posizione di un astro con le coordinate altazimutali. Il primo parametro è l’altezza: essa esprime la distanza in gradi (0°-90°) di un oggetto dall’orizzonte; il secondo parametro è l’Azimut: esso si conta sempre in gradi (0°-360°) partendo dal punto cardinale nord verso est. In questo modo possiamo conoscere il punto esatto sull’orizzonte da cui si misura l’altezza. Questo sistema è valido solo per conoscere la posizione di un astro, in un determinato istante.  Un sistema di coordinate assolute che non dipende dalla rotazione della Terra è quello equatoriale. Questo sistema ha come riferimento la sfera celeste, cioè una sfera immaginaria al centro della quale è situata la Terra e su cui viene prolungato il reticolato terrestre individuando, così, le corrispettive coordinate celesti. Dal prolungamento dell’asse terrestre sulla sfera vengono prima definiti i due poli celesti (polo nord celeste e polo sud celeste), poi si determina il piano di riferimento – l’equatore celeste –, ovvero la proiezione del piano dell’equatore terrestre sulla sfera celeste.
Per definire il meridiano fondamentale sulla sfera celeste è necessario individuare un punto sull’equatore celeste: si tratta del punto Gamma (o dell’Ariete o punto Vernale), che corrisponde all’intersezione tra l’eclittica e l’equatore celeste. Quando la Terra attraversa questo punto si ha l’equinozio di primavera, mentre quando attraversa quello opposto, detto Omega o della Bilancia, si ha l’equinozio d’autunno. Per definire la posizione di una stella sulla sfera celeste, bisogna esprimere la sua distanza in gradi dall’equatore celeste (declinazione, che si indica con la lettera ?) e la sua distanza dal punto gamma espresso in ore (0-24), minuti (60) e secondi (60), Ascensione Retta (che si indica con AR).
Equinozi e solstizi
Il dì è un intervallo di tempo nel quale il Sole è al di sopra del nostro orizzonte e la notte quello in cui esso non è visibile. Questi due periodi hanno la stessa durata soltanto due volte in un anno il 21 marzo e il 23 settembre e sono definiti rispettivamente equinozio di primavera ed equinozio d’autunno.
Ciò dipende dal fatto che in questi due giorni il circolo di illuminazione passa esattamente per i poli dividendo la Terra in due parti uguali: una parte illuminata e una parte oscura; perciò ogni punto della superficie terrestre si trova 12 ore alla luce e 12 ore al buio, indipendentemente dalla latitudine.
Negli altri giorni dell’anno la durata del dì e della notte non è mai uguale: a volte il periodo di illuminazione supera quello di oscurità, a volte accade il contrario. Nel nostro emisfero (boreale) il dì più lungo dell’anno corrisponde al 21 giugno, solstizio d’estate; quello più breve al 22 dicembre, solstizio d’inverno.
In entrambi i solstizi il circolo di illuminazione è tangente ai circoli polari, perciò una calotta polare è completamente illuminata e l’altra completamente al buio. Infatti il 21 giugno il Sole è allo Zenith sul Tropico del Cancro, illumina la calotta polare artica (polo nord) e lascia completamente al buio quella antartica (polo sud): per questo la durata del dì nel nostro emisfero è maggiore che in quello australe. Il 22 dicembre, invece, con il Sole allo Zenith sul Tropico del Capricorno, si verifica la situazione opposta.
Queste quattro posizioni particolari in cui viene a trovarsi la Terra sono situazioni limite, tra le quali esistono posizioni intermedie che provocano un graduale passaggio da una condizione di illuminazione all’altra di oscurità.
La diversa illuminazione fa sì che in entrambi gli emisferi si alternino periodi di maggiore o minore riscaldamento, che consentono una divisione convenzionale dell’anno in 4 stagioni (primavera, estate, autunno, inverno), il cui inizio viene fatto coincidere con un equinozio o con un solstizio.
Il cerchio di Ipparco
Un metodo per valutare esattamente il giorno dell’equinozio fu ideato da Ipparco di Nicea, un filosofo greco vissuto intorno al 130 a.C.
Egli fu il primo ad intuire che tutto il sistema di riferimento delle coordinate equatoriali sulla sfera celeste non è invariabile, ma soggetto ad un lentissimo e secolare movimento il quale causa lo spostamento del punto degli equinozi dando origine al fenomeno oggi chiamato precessione degli equinozi.
Ipparco costruì uno strumento (denominato Cerchio di Ipparco) con cui riuscì a individuare con buona precisione tale giorno.
 Osservando l’ombra proiettata dal cerchio su di un piano noteremo che, di giorno in giorno, da un’ellisse più meno schiacciata essa si ridurrà fino ad una linea, per poi ritornare un’ellisse, trascorso l’equinozio.
Per conoscere con molta precisione il momento in cui si verifica l’equinozio si creano, sull’arco superiore e su quello inferiore del cerchio, come punti di riferimento, due fori diametralmente opposti: nell’istante preciso in cui avviene il fenomeno, il raggio di sole penetra contemporaneamente attraverso i due fori proiettandosi sul piano di sostegno.
Come costruirlo?
Semplice. Basta disporre di un cerchio e posizionarlo perfettamente parallelo all’Equatore: durante l’equinozio, l’ombra proiettata dal cerchio su una qualsiasi superficie piana assume la forma di una linea, mentre negli altri giorni dell’anno il cerchio proietterà un’ombra a forma di ellisse più o meno schiacciata.
Importante è collocare esattamente il cerchio: questo deve essere inclinato sull’orizzonte (il lato più alto rivolto verso Sud e il lato più basso verso nord) con una angolazione pari all’angolo di colatitudine (90°-latitudine).
Fatto ciò, su un piano bisogna tracciare la linea meridiana (Nord-Sud) e su di essa allineare il centro del cerchio.
Per orientare lo strumento in modo corretto bisogna prendere nota dell’istante del passaggio in meridiano del Sole.
Verificando l’orientamento di giorno in giorno, saremo sicuri che il 21 marzo (equinozio primaverile) lo strumento si presenterà posizionato correttamente. |
