Un orologio polare

a cura di Giuseppe Rolfo e Nicola Scarpel

meridiana polare
Modellino in cartone con stuzzicadente. La punta dell'ombra segna l'ora sulle linee orarie parallele.

CARATTERISTICHE GENERALI

Si tratta di un orologio solare molto semplice da costruire e nello stesso tempo abbastanza utile e didatticamente valido. Esso giace in pratica sul piano del primo orario e lo stilo è perpendicolare ad esso. Al posto di questo stilo si può usare uno stilo parallelo all'asse del mondo, o meglio un rettangolo il cui piano coincide con il piano del meridiano astronomico.
In pratica lo stilo viene materializzato da un punto o da un rettangolo messo a 90° rispetto al piano del quadrante.

METODO COSTRUTTIVO

Per lo schema costruttivo si può seguire questa procedura esclusivamente grafica.

Scelto un certo materiale (compensato, cartoncino molto spesso ecc.) di forma rettangolare (ABCD) con la base 3 o 4 volte l'altezza, si tracciano due segmenti che congiungono i punti medi dei lati opposti (MN e RS). Il punto di intersezione di questi due segmenti (O) diventa il centro del nostro orologio solare.

Scelta poi la lunghezza dello stilo (in questo caso si è fatta corrispondere a metà del lato minore MO), con un righello si riporta tale lunghezza, a partire dal centro O, sulla linea mediana minore (MN, che giace sul piano meridiano), e si segna il punto (nel nostro caso M).

Con centro in tale punto si traccia una circonferenza (basta una semicirconferenza).

Dal centro di tale circonferenza con angoli di 15, 30, 45, 60 gradi si conducono dei segmenti fino ad intersecare la linea mediana maggiore RS.

Dai punti di intersezione si tracciano le perpendicolari a detta linea che è la linea equinoziale (Est – Ovest).

Tali perpendicolari sono le linee orarie: a seconda dell'altezza dello stilo (pari al segmento MO) e alla lunghezza della base (AB) possono starci quattro o cinque linee orarie.

SOSTEGNO DEL QUADRO E GNOMONE

Il quadro deve giacere sul piano del primo orario, e quindi deve avere un sostegno che lo mantenga sollevato di un angolo pari alla latitudine del luogo in cui viene posizionato. 
Come ulteriore miglioramento si potrebbe anche pensare a qualche idea per rendere variabile tale angolo per adattare la meridiana a varie latitudini.

Lo gnomone può essere materializzato con uno stilo infilato nel centro e perpendicolare al piano della meridiana (di conseguenza, lo stilo punta al mezzocielo). In questo caso è la punta dell'ombra che segna l'ora. Oppure, si può posizionare un rettangolo, sempre perpendicolare al piano della meridiana, e disposto con un lato lungo la linea mediana minore (MN). Di conseguenza il piano del rettangolo coincide con il piano del meridiano astronomico. Il rettangolo proietta un'ombra il cui bordo è parallelo alle linee orarie ed in questo modo segna l'ora.

Il quadro va orientato con l'asse MN disposto lungo la linea meridiana ed in tal modo fornisce l’ora vera solare del posto.

Si possono anche tracciare le iperboli diurne, almeno quelle dei solstizi.

PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO

Se facciamo riferimento al più semplice orologio solare equatoriale, è facile capire il funzionamento e il metodo costruttivo della meridiana polare. Il semicerchio grigio, in figura, rappresenta il cerchio orario della meridiana equatoriale, disposto appunto sul piano dell'equatore celeste. Il prolungamento delle linee orarie del cerchio, distanziate di 15°, intersecano il piano della meridiana polare in una serie di punti via via più lontani. Tali punti vengono utilizzati per tracciare le linee orarie, parallele tra loro, della meridiana polare. Per semplificare la costruzione, immaginiamo di ruotare il cerchio orario "adagiandolo" sul piano della meridiana polare. In questo modo i punti di intersezione mantengono esattamente la stessa posizione.