Un piccolo gnomone di cartoncino per la misura indiretta dell'altezza del Sole


Materiale occorrente
Costruzione
Misurare
Calcoli

Materiale occorrente

-Cartoncino o carta formato A4

-Forbici, nastro adesivo, matita, pavimento orizzontale esposto al sole o tavolino e livella.

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Costruzione

Stampare lo gnomone

Scarica e stampa su cartoncino o su carta A4 il disegno dello gnomone triangolare che trovi qui, in formato pdf. Ritaglialo lungo le linee continue e piegalo a metà lungo la linea tratteggiata centrale. Pratica un foro di un paio di mm nel cerchietto in alto, usando la punta della matita.

Le quattro linguette in basso servono per fissarlo al piano di lavoro con del nastro adesivo.

 

 

 

 

La mascherina apicale con foro

Appena sotto il foro ci sono due lineette laterali orizzontali: corrispondono a due tagli che servono per "liberare" la mascherina apicale con il foro. Infatti, mentre il triangolo va piegato di 90 gradi lungo l'asse centrale, la mascherina deve rimanere piana e inclinabile a piacere (se il Sole è troppo alto, è necessario inclinare leggermente la mascherina per aumentare la luce utile attraverso il foro).

 

 

 

Sistemazione dello gnomone e controllo di orizzontalità

Il risultato è questo. La base deve essere orizzontale (controllare con una livella o, in mancanza di questa, con una pallina). L'altezza dello gnomone corrisponde all'altezza del centro del foro rispetto al piano di appoggio. Il disegno stampato dovrebbe fornire un'altezza di 20,0 cm ma è meglio controllare (non tutte le stampanti rispettano le dimensioni definite nel foglio pdf).

La parte concava dello strumento va rivolta verso il Sole.

Per stabilizzare lo strumento si usa del nastro adesivo con cui si fissano le quattro lamelle al piano. La verticalità dello gnomone (cioè della piega centrale) è assicurata dall'orizzontalità del piano di appoggio e dalla perpendicolarità della piega rispetto ai due lati di base.

Osservare la macchiolina di luce

L'ombra proiettata sul piano rivela una debole macchiolina di luce, sfocata, al centro dell'ombra proiettata dalla mascherina apicale.

Nel momento della misurazione, si traccia una croce lungo i due assi dell'ellisse in modo da identificare subito il suo centro.

A seconda delle dimensioni del foro la macchiolina sarà più grande e visibile o più piccola e debole, ma quest'ultimo caso favorisce la precisione con cui si identifica il suo centro.

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Misurare

La lunghezza dell'ombra si ottiene misurando la distanza tra il centro della macchiolina di luce e lo spigolo alla base della piega centrale dello gnomone. Quest'ultimo punto, chiamato anche Punto Verticale, va segnato in anticipo con la matita in modo da facilitare le operazioni successive.

Nel momento prestabilito, si segna con la matita il centro della macchiolina di luce tracciando una croce lungo i suoi due piccoli assi.

Riassumento, le misure che ci servono per poter determinare l'inclinazione dei raggi solari sono:

1-lunghezza dello gnomone (cioè l'altezza del centro del foro gnomonico rispetto alla base di appoggio)

2-lunghezza dell' ombra proiettata dallo gnomone (cioè la distanza tra la base dello gnomone e il centro del punto di luce proiettato sulla carta)

Le dimensioni dello gnomone di cartoncino possono variare a piacere. Consideriamo però che per ottenere una maggiore precisione conviene:

a- aumentare il numero di gnomoni e quindi il numero di misurazioni
a- aumentare l'altezza dello gnomone
b- diminuire il diametro del foro e, parallelamente, scegliere un luogo non troppo luminoso (è preferibile una stanza con finestre esposte al sole che all'aperto).

D'altra parte i cartoncini troppo grandi sono anche ingombranti se intendiamo costruirne molti. Per quanto riguarda il diametro del foro bisogna tener conto delle condizioni di illuminazione ambientale: una macchiolina di luce troppo minuscola diventa invisibile in condizioni di luminosità ambientale eccessive.

gnomone di carta gnomone di carta

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Calcoli

Misura indiretta dell'altezza del Sole

Usiamo la formula a=arctan(h/b) dove h è l'altezza dello gnomone e b la lunghezza dell'ombra. Una scorciatoia rapida è il nostro modulo di calcolo.


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