Introduzione
Come si misura il tempo… un po’ di storia
Già 6500 anni fa gli Egizi, che conoscevano le costellazioni, divisero il tempo e capirono che la Terra impiega 365 giorni nel suo moto di rivoluzione intorno al Sole. I primi riferimenti conosciuti sul più antico osservatorio astronomico risalgono al 3100 a.C.: parliamo di Stonehenge (Pietre Elevate), un famoso complesso megalitico, situato sulla piana di Salisbury, in Inghilterra, che subì numerose modifiche nel corso del tempo, determinando tre fasi storiche:
Stonehenge I, realizzato dalle popolazioni di Wintmill Hill su un grande terrapieno di circa 100m di diametro per 2m di altezza; in direzione nord-est si trovava l’entrata al monumento a cui si arrivava tramite una strada rialzata chiamata, causeway. Al centro sorgeva un’imponente pietra che si innalzava all’esterno dell’avvallamento, la Hell Stone, alta circa 6m: essa indicava il punto di levata del sole nel giorno del Solstizio d’Estate.Vi erano 56 buche chiamate aubrey holes e altre cavità chiamate causeway e le post holes che rilevavano le fasi lunari.
Stonehenge II (2150 a. C.): in questo periodo furono abbattute le due pietre d’ingresso e fu realizzato il viale (avenue), perfettamente rettilineo, in direzione della Hell Stone. Inoltre venne innalzato un doppio cerchio di pietre azzurre (Blue Stones).
Stonehenge III (2000 a. C.): gli studiosi sostengono che, durante questo periodo, il complesso megalitico, permanendo la sua funzione di osservatorio, fu adibito a tempio dai Druidi, i sacerdoti delle antiche popolazioni celtiche. Dal punto di vista architettonico, è da notare la regolarità del cerchio di Sarsen (il più interno), formato da circa 30 pilastri, ognuno dei quali con una base rettangolare: la distanza tra una pietra e l’altra è pari alla metà della loro lunghezza. Questo cerchio, formato da 30 montanti di eguale altezza (meno uno, che è la metà degli altri), si pensa fosse collegato alle fasi lunari.
I primi Menhir (men=pietra, hir=lunga) vennero eretti tra il 4500 e il 1800 a.C.: la loro altezza variava da alcune decine di centimetri a 20 metri. I più famosi sono quelli denominati Locmaria quer, a Carnac, dove è possibile vedere un allineamento di migliaia di pietre, disposte in ordine di altezza, in direzione est, che si estende per 4 Km. E’ opinione comune che i Monoliti fossero impiegati in una forma di culto legata alla osservazione dei fenomeni celesti.
Oltre agli Egizi, anche i Babilonesi studiarono la misurazione del tempo: essi distinsero il giorno in 12 parti, sicuramente per la facilità di dividere questo numero per 2,3,4,6,12 senza dare risultati frazionari. In seguito i Greci gettarono le basi della gnomonica, sorprendendo il mondo allora conosciuto con la elaborazione di una prima teoria eliocentrica compiuta da Ipparco. Nel II secolo a.C. fu innalzata ad Atene la torre Ottogonale dei venti, utilizzata come quadrante solare con 4 meridiane che si illuminavano via via dall’alba al tramonto, ed una grande clessidra posta sul lato nord. Il primo riferimento scritto dell’esistenza di orologi solari proviene dalla Bibbia dove, nel Libro di Isaia e nel Libro dei Re, si cita la meridiana del re Achaz, regnante in Giudea attorno al 750 a.C.: si tratta, probabilmente, di una meridiana egiziana. Nel 263 a.C. il console Valerio Messala trasportò da Catania, durante la prima Guerra Punica, un Solarium (o orologio solare) che fece porre nel foro romano.
Nel Medioevo si usava contare le ore secondo il metodo ecclesiastico, ossia dividendo la giornata in otto momenti chiamati “ore canoniche”: mattutino (circa tre ore prima del crepuscolo); laudi (inizio del crepuscolo); ora prima (alba); ora terza (metà mattino); ora sesta (da cui “fare siesta“, mezzogiorno); ora nona (metà pomeriggio); vespro (tramonto); compieta (fine crepuscolo). Accanto a questo, si era andato diffondendo l’uso di fissare al tramonto del Sole l’inizio del giorno successivo (“ore italiche”).
Verso la fine del ‘700 si affermò un computo di divisione del tutto nuovo nella misurazione del tempo: il “metodo francese”, che aveva come riferimento la mezzanotte. Tale metodo, che venne introdotto in Italia nel 1789, nella Repubblica di Venezia, sostituì quello allora in uso (che determinava l’inizio del giorno al tramonto del Sole), poiché era più compatibile con le nuove esigenze dettate dallo sviluppo dei traffici e da un sistema sociale in trasformazione . Nei secoli seguenti, con lo sviluppo di nuove tecnologie, si cominciò ad utilizzare orologi con meccanismi complessi e il giorno venne suddiviso in 24 ore. Dal 1916 al 1920 viene introdotta in Italia l’ora legale, poi reintrodotta nel 1940 (fino al 1948) e definitivamente reinserita nel 1966.
La Meridiana
La Meridiana è un orologio solare basato sulla posizione dell’ombra proiettata da uno stilo (gnomone) su un piano (quadrante) dove sono segnate le linee orarie.
Le meridiane possono essere suddivise in:
Verticali
- Meridiana a ore italiche: il tramonto del sole rappresenta sia la fine del giorno, sia l’inizio del giorno successivo: l’ora ventiquattresima è, infatti, quella in cui il sole tramonta. E’ stata utilizzata in Italia fino al XVIII secolo.
- Meridiana ad ore babilonesi: l’inizio ed il termine del giorno non corrispondono né alla mezzanotte né al tramonto del Sole; l’ora zero è infatti rappresentata dal sorgere del Sole. Questo tipo di meridiana è quasi scomparso.
- Meridiana ad ore francesi: la più diffusa; ha come riferimento la mezzanotte.
Equatoriali
La meridiana equatoriale è fra i più semplici orologi solari che si possono costruire. Il suo funzionamento si basa sulla simulazione della posizione della Terra rispetto al Sole. È principalmente suddivisa in due parti:
- Uno stilo polare, o gnomone, che viene posto parallelamente all’asse della Terra: per trovarsi precisamente in questa posizione, esso deve formare, rispetto al piano orizzontale, un angolo pari alla latitudine del luogo e trovarsi sul piano verticale alla linea meridiana.
- Un quadrante perpendicolare allo stilo polare. Il piano del quadrante, di conseguenza, risulterà parallelo al piano dell’equatore celeste.
Nel corso della giornata il Sole si sposta di 15° ogni ora, di conseguenza l’ombra dello stilo polare si sposterà sul cerchio orario di 15° l’ora. Si possono tracciare le linee sul cerchio orario proprio con questo criterio.
Armillari
La sfera  armillare è uno strumento astronomico molto antico (risale probabilmente ad Ipparco) formato da anelli di legno o metallo per mezzo del quale è possibile raffigurare la sfera celeste con tutti i suoi cerchi di riferimento.
La sfera armillare, deriva il suo nome dal termine latino “armilla” (braccialetto, anello). Si tratta di uno strumento astronomico i cui anelli rappresentano l’equatore, l’orizzonte, i meridiani e i paralleli.
Orizzontali
L'orologio e'  disegnato su una superficie orizzontale e riporta sia le linee delle ore che le curve di declinazione stagionali. La linea oraria delle 12, come la base dello stilo, sono orientati nella direzione Nord-Sud, così che la meridiana riporta la precisa ora solare locale, segnando il mezzogiorno nell'istante in cui il Sole transita sul meridiano del luogo.
A foro gnomonico
In alcune chiese e cattedrali esistono delle meridiane dette a “foro gnomonica” o “macchia di luce”. Esse sfruttano i raggi del Sole il quale, passando attraverso un foro appositamente ricavato in un adeguato punto del soffitto o delle cupole,
genera una “macchia di luce”, generalmente ovaliforme. Questa, durante la giornata, si sposta indicando il movimento del Sole sul pavimento (ma, a seconda dell’ora, anche su colonne, pareti, panche, altari…. assumendo forme insolite e curiose!) sul quale è tracciata una linea orientata secondo il meridiano geografico del luogo. Quando la “macchia di luce” viene a trovarsi esattamente su questa linea significa che il Sole è in meridiano: è il mezzogiorno vero.
Questo tipo di meridiana può anche essere definito a camera oscura, in quanto l'immagine che si posa sul pavimento non è una semplice “macchia di luce”, ma l'immagine reale e capovolta del Sole. Di ciò abbiamo percezione solo quando, nel corso dell’eclisse parziale, esso assume la tipica forma a falce dovuta al passaggio della Luna davanti al disco solare.
Come si costruisce
Per costruire una meridiana equatoriale sono necessari:
- un cerchio (di materiale a propria scelta) su cui vengono riportate le ore: con l’aiuto di un goniometro si disegna una raggiera di linee equidistanti fra loro con un angolo di 15°. Successivamente, si numerano queste linee in senso orario, iniziando dalle ore 4 fino alle ore 20, avendo cura di porre il 12 in basso sulla linea verticale, e sulla linea orizzontale il 18 e il 6, rispettivamente a destra e a sinistra. Se si vogliono vedere anche le mezz’ore, si suddivide la raggiera in angoli di 7° 30’.
- un'asta perpendicolare al cerchio che funge da gnomone e che va orientata, con l’aiuto della bussola, verso Nord.
Cerchio ed asta sono orientati rispettivamente nella stessa direzione dell'equatore e dell'asse terrestri e, quindi, come l'equatore e l'asse celesti, che ne sono le rispettive proiezioni sulla sfera celeste. Sul suddetto cerchio le linee orarie indicano lo spostamento in cielo che il Sole compie nel suo moto diurno apparente. D'inverno, quando il Sole percorre archi bassi e corti sull'orizzonte, l'ora si legge sulla parte inferiore del cerchio, mentre d'estate su quella superiore. Lo strumento fornisce l'ora solare vera: segna il mezzogiorno (ore 12), cioè il momento preciso in cui il Sole culmina sul meridiano del luogo ed è esattamente a metà del suo percorso. L'asta è inclinata sul piano orizzontale con un angolo pari alla latitudine del luogo; i punti di appoggio dell’asta e del cerchio sono allineati nella direzione Nord-Sud. La meridiana può poggiare su un perno che la sostiene oppure direttamente sul suolo.
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