Questo piccolo strumento è il più facile da costruire e in quanto a precisione non ha nulla da invidiare ad altri strumenti di dimensioni maggiori e più complicati da costruire. Il vantaggio della facilità di costruzione non è da sottovalutare: se ne possono costruire molti per eseguire contemporaneamente numerose misurazioni che poi saranno trattate statisticamente. Il triangolo di cartoncino, piegato lungo l’altezza ne garantisce geometricamente la verticalità, a patto che sia appoggiato su un piano orizzontale. L’altezza del triangolo diventa così il nostro gnomone.

Materiale occorrente

-Cartoncino o carta formato A4
-Forbici, nastro adesivo, matita, pavimento orizzontale esposto al sole o tavolino e livella.

Costruzione

Si parte con il disegno di una forma di triangolo isoscele simile a quella dell’immagine qui a fianco. Oppure si può scaricare questo foglio PDF con un disegno pronto, e stamparlo.

Si ritaglia l’immagine lungo le linee continue e si piega a metà lungo la linea tratteggiata centrale. Si pratica un foro di un paio di mm nel cerchietto in alto, usando la punta della matita.

Le due linguette in basso possono servire per fissarlo al piano di lavoro con del nastro adesivo.

La mascherina apicale con foro

Appena sotto il foro si praticano due tagli orizzontali che servono per “liberare” la mascherina apicale. Infatti, mentre il triangolo va piegato di 90 gradi lungo l’asse centrale, la mascherina deve rimanere piana e un po’ inclinabile nel caso in cui il Sole sia troppo alto.

Sistemazione dello gnomone e controllo di orizzontalità

Il risultato è questo. La base deve essere orizzontale (controllare con una livella). L’altezza dello gnomone corrisponde all’altezza del centro del foro rispetto al piano di appoggio.

La parte concava dello strumento va rivolta verso il Sole.

Per stabilizzare lo strumento si usa del nastro adesivo con cui si fissano le 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.

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.

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. Consiglio un’altezza tra i 15 e i 25 centimetri.

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

Calcolo dell’altezza del Sole

Usiamo la formula:

\alpha=\arctan{\frac{h}{b}}

dove \alpha è l’altezza del Sole,  h è l’altezza dello gnomone e b la lunghezza dell’ombra.

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