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Il mezzogiorno vero, o mezzogiorno solare vero locale, è l’istante del transito del Sole vero al meridiano superiore del luogo. Corrisponde alle 12 dell’ora solare vera. Questo istante ha rappresentato per millenni un riferimento fondamentale per la misura del tempo. Il mezzogiorno vero NON coincide con il mezzogiorno dei nostri orologi e la differenza tra mezzogiorno vero e civile non è costante ma varia nel corso dell’anno. E’ interessante determinarlo sia per rivisitare l’esperienza della misura del tempo, sia perché in base ad esso si possono eseguire altri tipi di misurazioni.

Il primo orologio solare

Disegnata la linea meridiana, se si posiziona alla sua estremità sud uno gnomone la cui verticalità sia ben controllata per mezzo di un filo a piombo, l’istante del passaggio dell’ombra lungo la linea meridiana indicherà sempre l’istante del mezzogiorno solare vero.

A questo punto cediamo ad un compromesso e usiamo uno strumento moderno: l’orologio. Si segna l’ora civile corrispondente all’istante del mezzogiorno solare nell’arco di un anno, a intervalli di una settimana circa. Prestiamo attenzione ad escludere l’aggiunta dell’ora estiva (nel caso dell’Italia l’ora CEST), mantenendo il nostro conteggio sull’ora invernale (CET).

Queste misurazioni non saranno molto semplici: per ottenere un buon risultato e arrivare all’accuratezza di una decina di secondi non è agevole osservare l’allineamento dell’ombra rispetto alla linea meridiana. Sarà preferibile utilizzare il metodo del foro gnomonico che ci permette una stima più precisa.

Anche dopo le prime tre o quattro misurazioni, ci si accorgerà di un fatto sorprendente: il mezzogiorno vero non solo non coincide con il mezzogiorno dell’orologio ma la differenza tra i due non è nemmeno costante. Nel corso di un anno i dati della tabella rappresentati in un grafico, ci mostreranno un andamento sinuoso di questa differenza, specialmente se le misurazioni sono state regolari e frequenti. Se le operazioni si estendessero nell’arco di alcuni anni, si scoprirebbe un altro fatto, altrettanto curioso: tutte le curve annuali si assomigliano tra loro.

Una curva annuale ha due massimi e due minimi che ricorrono all’incirca alle stesse date: i due massimi cadono verso il 15 maggio e il 3 novembre e i due minimi verso il 12 febbraio e il 27 luglio. La differenza tra il valore massimo e il valore minimo di un anno si avvicina ai 31 minuti.

Tempo solare e “tempo meccanico”

Il compromesso con l’orologio si rende necessario per i nostri scopi. E’ un’operazione che ci permette di sintetizzare comodamente più di due millenni di misurazioni e di tentativi di confrontare un tempo basato sul periodo della rotazione terrestre con un periodo basato sul movimento di oggetti meccanici sempre più perfezionati che vanno dalle antichissime clessidre ad acqua, passando per la scoperta della regolarità dell’oscillazione del pendolo, fino a giungere agli orologi atomici attuali che sfruttano la frequenza di una precisa radiazione elettromagnetica.

La differenza tra il mezzogiorno della meridiana e l’ora segnata da un orologio meccanico è una questione complessa ma molto interessante. Accenniamo qui alle due ragioni principali di questo scostamento:

– La variazione annuale è in relazione al fatto che la Terra, secondo le leggi di Keplero, percorre un’orbita ellittica con un moto non uniforme. Inoltre l’orbita è inclinata rispetto al piano dell’equatore. Questo fa sì che il periodo di rotazione della Terra rispetto al Sole non sia un intervallo di tempo costante. La differenza tra tempo vero e tempo media è nota come equazione del tempo. Il tempo medio segnto dagli orologi meccanici è, in sostanza, una scala di tempo che ha come unità di misura il giorno medio, cioè un valore che corrisponde bene alla media aritmetica di un gran numero di giorni veri.

– In ogni caso, se si misurasse l’istante del mezzogiorno solare simultaneamente da due postazioni separate in longitudine, si otterrebbe una differenza proporzionale al valore di questa separazione angolare. Ogni differenza di un grado in longitudine corrisponde a quattro minuti di differenza di tempo medio. I due grafici annuali disegnati dalle due postazioni avrebbero la stessa forma ma una diversa altezza.

La distanza in longitudine tra una postazione e il meridiano centrale del fuso di riferimento è nota come costante di longitudine. La costante di longitudine di un osservatore A posto ad una qualsiasi longitudine potrebbe essere calcolata misurando l’intervallo di tempo che passa tra l’istante in cui egli vede il mezzogiorno vero nella sua meridiana e l’istante in cui un osservatore B, posto esattamente al meridiano centrale del fuso, vede il transito del Sole nello stesso giorno.

La meridiana, cioè uno strumento composto semplicemente da uno gnomone e una linea meridiana, è uno strumento di misura del tempo antichissima e fondamentale. Non indica solo il mezzogiorno solare ma ci fornisce anche utilissime informazioni calendariali (vedi l’esperienza successiva).

La meridiana del Palazzo dei Duchi di Borgogna (Digione). In questo caso la linea meridiana è disposta verticalmente e il mezzogiorno è indicato dal momento in cui il raggio di luce solare che passa per un foro gnomonico interseca la linea meridiana verticale. Il foro gnomonico è praticato al centro di uno schermo a forma di sole mantenuto ad una certa distanza dalla parete per mezzo di un “treppiede”. Il foro e la linea meridiana giacciono sul piano meridiano del luogo. (Da wikimedia)

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