Nell’Almagesto, Tolomeo (100-175 d.C.) descrive diversi strumenti per misurare la posizione del Sole.
Il più interessante tra questi è il quadrante meridiano, noto come plinto di Tolomeo. E’ una lastra quadrata di pietra o di legno con un quadrante graduato disegnato su una sua faccia. Quest’ultima è orientata sul piano del meridiano celeste e quindi deve essere verticale e con la base posta lungo la linea meridiana. Un piolo perpendicolare alla parete è fissato al centro del quadrante e serve per proiettare l’ombra. Un altro piolo si trova al vertice inferiore del quadrante. Con un filo a piombo e dei cunei posti sotto la lastra in direzioni perpendicolari si regola la verticalità.
Poco prima del passaggio del Sole al meridiano l’ombra del primo piolo si proietta radente sul quadrante graduato. L’ombra tende a diventare invisibile avvicinandosi all’istante del transito. E’ questo il momento giusto per leggere l’altezza del Sole prendendo come riferimento il centro della linea d’ombra. Il vantaggio del plinto rispetto al semplice gnomone sta proprio qui: è molto più facile per l’occhio umano determinare il centro di una linea d’ombra piuttosto che l’apice dell’ombra di uno gnomone.
Un ulteriore piccolo perfezionamento è descritto da Tolomeo: data la scarsa visibilità dell’ombra, egli propone di porre uno schermo sul bordo della scala graduata, perpendicolarmente alla faccia, in modo da visualizzare meglio la posizione dell’ombra del piolo e facilitare la lettura dell’altezza.
Tolomeo non fornisce alcuna indicazione sulle dimensioni dello strumento, ma da fonti successive (Pappo e Teone di Alessandria) si può dedurre che il lato fosse di uno o due cubiti (tra $45cm$ a $90 cm$).
Questo strumento fu utilizzato per determinare gli istanti dei solstizi. L’operazione è difficile proprio per la natura stessa dei solstizi. Infatti il moto in declinazione del Sole in prossimità dei solstizi è molto lento. Di conseguenza era necessario operare delle interpolazioni su varie misure di altezza meridiana nei giorni a cavallo dei solstizi (*). Il plinto rappresenta comunque un miglioramento rispetto all’impiego dello gnomone usato dai suoi predecessori fin dal V secolo a.C. per trovare i solstizi. Vedi anche il cerchio di Ipparco.
Un plinto di Tolomeo può essere imitato facilmente: si può utilizzare la faccia piana di una scatola o di una tavola di legno. L’operazione più delicata è il suo posizionamento lungo la linea meridiana.
Nella quindicina di giorni a cavallo di un solstizio il Sole percorre all’incirca $15^\circ$ di eclittica mentre la sua declinazione varia entro un intervallo di soli $10^\prime$. Il significato stesso del termine solstizio (dal lat. solstitium, comp. di sol «sole» e tema di stare «fermare, fermarsi») indica il rallentamento del moto in declinazione del Sole.