Equazione del tempo

L'equazione del tempo è la differenza tra il tempo solare vero e il tempo solare medio. E' espressa generalmente in minuti e secondi.

Tale differenza dipende dal fatto che il tempo solare medio è basato sul movimento di un Sole ipotetico (il Sole medio) che nel corso dell'anno si muove con moto uniforme lungo l'equatore celeste, mentre il moto annuo del Sole vero lungo l'eclittica non è uniforme.

L'equazione del tempo varia nel corso dell'anno passando da valori negativi a valori positivi e viceversa, ed è tabulata in tutti gli almanacchi. Essa rappresenta il ritardo (quando ha valori negativi) o l'anticipo (quando ha valori positivi) accumulati nel corso dell'anno tra la posizione del Sole vero e quella del Sole medio. Il Sole vero anticipa o ritarda al massimo di circa 16 minuti il suo passaggio al meridiano rispetto al Sole medio. Quando i due Soli culminano insieme (sono in congiunzione), l'equazione del tempo si annulla. Ciò accade quattro volte all'anno (il 15 aprile, il 15 giugno, il primo di settembre e il 25 dicembre). In altri quattro momenti dell'anno assume valori estremi (massimi e minimi):
- verso il 12 febbraio (-14m,4)
- verso il 15 maggio (+3m,8)
- verso il 27 luglio (-6m,3)
- verso il 3 novembre (+16m,4)

equazione del tempo

Questo schema rappresenta la sfera celeste vista da un osservatore che sta sopra il polo nord (diagramma orario). Il cerchio esterno rappresenta l'equatore celesteP il polo nord celesteZ lo zenitMs il mezzocielo superioreSm il Sole medio (lungo l'equatore), Sv il Sole vero (lungo l'eclittica), tm il tempo mediotv il tempo veroEt l'equazione del tempo.

Et = tv - tm

 

 

Per mezzo di una meridiana è possibile stabilire il momento del transito del Sole al meridiano del luogo dove ci troviamo, cioè stabilire il momento del mezzogiorno solare vero locale. Un orologio solare appena più complesso di una semplice meridiana, oltre al mezzogiorno ci fornirà anche altre indicazioni orarie: ogni intervallo di un'ora solare segnata sul suo quadrante corrisponde ad un aumento di angolo orario del Sole di 15°.

Il tempo segnato da un orololgio solare può andar bene finché lo sviluppo della tecnologia e la conseguente esigenza di affinare i sistemi di misura del tempo non diventi necessaria.

Infatti se misuriamo un buon numero di i giorni solari veri, cioè di intervalli tra due successivi passaggi del Sole al meridiano, scopriamo che essi non sono uguali, bensì variano gradualmente durante l'anno fino a differire anche di 28 secondi (in più o in meno) rispetto ad un valore medio. 

Questa variazione di velocità dipende da due fattori, il primo legato alle leggi di Keplero, il secondo alla geometria sferica:
1) La Terra percorre un'orbita ellittica variando continuamente la sua velocità, che è massima al perielio e minima all'afelio, in armonia con la seconda legge di Keplero. Tale variazione si riflette sulla velocità del  moto apparente annuo del Sole sulla sfera celeste lungo l'eclittica e di conseguenza il giorno solare vero, che è il periodo tra due successive culminazioni del Sole vero al meridiano del luogo, varia continuamente.
2) Il piano dell'eclittica è inclinato di circa 23°.5 rispetto al piano dell'equatore (obliquità dell'eclittica). Se lungo i meridiani celesti proiettiamo sull'equatore archi di eclittica uguali tra loro, le corrispondenti proiezioni sull'equatore non sono archi uguali tra loro. Nei periodi vicini ai solstizi essi sono significativamente più lunghi rispetto a quelli dei periodi vicini agli equinozi. Di conseguenza, anche se il Sole si muovesse lungo l'eclittica con moto uniforme, il suo moto non sarebbe comunque uniforme in ascensione retta.

Se il giorno solare vero non è affidabile come unità di misura del tempo, per la misura del tempo civile si è dovuto cercare una soluzione nel giorno solare medio che ha durata costante e pari alla media di un gran numero di giorni solari veri. La definizione di giorno solare medio si basa su un artifizio matematico: il Sole medio. Questo astro, inesistente ma definibile matematicamente, invece di percorrere l'eclittica a velocità variabile come fa il Sole vero, percorre l'equatore a velocità uniforme.

 

Vedi anche giorno e tempotabella dell'equazione del tempo, grafico dell'equazione del tempoModulo di calcolo dell'Eq. del TempoAnalemma