di Valerio Versari valerio.versari@virgilio.it

L’orologio siderale è uno strumento, un regolo circolare, che serve a determinare il tempo siderale locale, cioè l’A.R. che passa al meridiano locale in un certo istante, che dipende: dalla data, dall’ora, e dalla longitudine del luogo. È complementare al globo celeste che ha bisogno del tempo siderale locale per essere regolato.

La Terra compie una rotazione completa di 360° rispetto alle stelle fisse in un giorno siderale di 24 ore siderali. Nel contempo il Sole nel suo giro di rivoluzione lungo l’eclittica si sposta in avanti, in senso antiorario come la rotazione terrestre, di circa 1° (360° in 365,25 giorni) e così la Terra deve compiere questa piccola rotazione antioraria aggiuntiva per ripassarlo e completare la sua rotazione rispetto al Sole impiegando mediamente un giorno solare di 24 ore solari, il nostro tempo civile. Ne consegue che:
• un giorno siderale – 360° di rotazione rispetto alle stelle – 23h 56m 04s solari
• un giorno solare – circa 361° di rotazione rispetto alle stelle – mediamente 24 ore solari
• in un anno ci sono 365,25 giorni solari e 366,25 giorni siderali, esattamente uno in più.Figura 6 EclitticaImmaginiamo due orologi con il quadrante suddiviso in 24 ore e per semplificare con solo la lancetta delle ore. Quello del tempo siderale è un tantino veloce e gira in 23h 56m 04s, mentre quello del tempo solare è preciso e gira in 24 ore. Segnano lo stesso tempo intorno al 21 settembre quando l’A.R. 12 ore, che assumiamo come lancetta del tempo siderale, e il Sole medio, che assumiamo come lancetta del tempo solare, sono allineate e a mezzogiorno passano assieme al meridiano.

Intorno al 21 dicembre la lancetta del tempo siderale è avanti di 6 ore, intorno al 22 marzo la lancetta del tempo siderale è avanti di 12 ore, intorno al 21 giugno la lancetta del tempo siderale è avanti di 18 ore, intorno al 21 settembre la lancetta del tempo siderale è avanti di 24 ore. Le lancette dei due orologi coincidono nuovamente, ma, l’orologio del tempo solare ha segnato 365,25 giorni solari, mentre l’orologio del tempo siderale ha segnato 366,25 giorni siderali, esattamente uno in più. Non c’è la coincidenza precisa con equinozi e solstizi perché le stagioni hanno durate diverse tra loro (primavera 92,78 giorni; estate 93,66; autunno 89,82; inverno 88,98) mentre i tempi dei due orologi scorrono in modo regolare. Questo perché equinozi e solstizi sono determinati dal Sole vero che non procede in modo regolare in A.R., mentre il tempo solare fa riferimento al Sole medio che invece procede in modo regolare in A.R..

Il mio orologio siderale è composto da un disco interno fisso, una corona intermedia libera di ruotare ed una corona esterna fissa. Il disco interno e la corona esterna sono fissi ed allineati in una corrispondenza che va preimpostata (vedi tabella). Le scale graduate sono quattro, partendo dall’interno sono:

  1. La scala 1 solidale con la scala 4, è quella del tempo siderale. Si trova sul disco interno fisso.
  2. La scala 2 solidale con la scala 3, è quella del tempo solare. Si trova sulla corona intermedia libera di ruotare. Con tempo solare intendo in senso lato il tempo civile, solare o legale che sia. La prima numerazione è quella dell’orario solare, quella sopra è quella dell’orario legale.
  3. La scala 3 solidale con la scala 2, è quella della longitudine. Si trova sulla corona intermedia libera di ruotare.
  4. La scala 4 solidale con la scala 1, è quella del calendario. Si trova sulla corona esterna.

Il ciclo quadriennale di 3 anni ordinari di 365 giorni e uno bisestile di 366 produce una leggera oscillazione tra tempo solare e siderale rispetto alla data. Per contenerla ho regolato il mio orologio siderale sulla media di tale oscillazione. Gli estremi sono di 1 min 26 sec (0,36°), accettabili per uno strumento che non si prefigge troppa precisione.

Tempo siderale medio al 01 gennaio ore 00
per allineamento scala 4 ↔ scala 1
La tabella riporta il tempo siderale medio di ogni ciclo quadriennale per il 1° gennaio ore 00, longitudine 15° est del fuso orario +1 dell’Italia.

Lo scorrimento di 7-8 secondi in ogni ciclo successivo è dovuto al fatto che la durata reale dell’anno è di 365,2422 e non di 365,25 giorni. La differenza che si accumula nel tempo viene poi ripianata dal calendario gregoriano che in ogni ciclo di 400 anni annulla 3 anni bisestili nei fine secolo non divisibili per 400. Il 2000 divisibile per 400 è stato bisestile, il 2100 non divisibile per 400 non sarà bisestile. La durata media dell’anno risulta così di 365,2425 giorni, molto più vicina alla durata reale dell’anno che è di 365,2422 giorni.

Ciclo
quadriennale
Italia fuso +1
(15° est)
06:40→06:50
%
1997-2000 06:41:08 11%
2001-2004 06:41:16 13%
2005-2008 06:41:23 14%
2009-2012 06:41:30 15%
2013-2016 06:41:38 16%
2017-2020 06:41:45 18%
2021-2024 06:41:53 19%
2025-2028 06:42:00 20%
2029-2032 06:42:07 21%
2033-2036 06:42:15 23%
2037-2040 06:42:22 24%
2041-2044 06:42:30 25%
2045-2048 06:42:37 26%
2049-2052 06:42:44 27%
Allineamento da preimpostare scala 1 ↔ scala 4

L’allineamento della scala 1 con la scala 4 va preimpostato. Il disco interno del tempo siderale va fissato, stringendo il dado centrale, in modo da allineare il tempo siderale riportato in tabella con il 1 gennaio ore 00 (la linea di confine tra dicembre e gennaio). La progressione lineare della data corrisponderà alla progressione lineare del tempo siderale, così ogni data ore 00 combinerà con il relativo tempo siderale per tutto l’arco dell’anno.

Abbinamento scala 2 ↔ scala 3

Il tempo solare della scala 2, è quello del nostro fuso orario +1. È abbinato alla scala 3 della longitudine in modo che le ore 00 solari siano allineate alla longitudine del nostro fuso orario +1 che è 15° est. Ogni longitudine poi risulta allineata all’ora solare del fuso orario +1 corrispondente alle sue ore 00 solari. La longitudine di New York per fare un esempio è di 74° ovest e risulta allineata con l’ora 05h 56m del tempo solare del fuso orario +1 corrispondente alle sue ore 00 del tempo solare. La longitudine di Hong Kong, per fare un esempio dalla parte opposta, è di 115° est e risulta allineata con l’ora 17h 20m del tempo solare del fuso orario +1 corrispondente alle sue ore 00 del tempo solare.

Una lancetta fissa sulla propria longitudine

Conviene mettere una lancetta fissa sulla propria longitudine per indicare di volta in volta la data. Forlì ad esempio ha longitudine 12° est. Con la lancetta sulla longitudine di Forlì si punta una data tenendo presente che i giorni nella scala del calendario non sono le tacche ma gli spazi, ad esempio il 1° gennaio, è il primo spazio del mese, non la prima tacca. Per le ore 00 la lancetta deve puntare all’inizio dello spazio, per le ore 06 a ¼ dello spazio, per le ore 12 a metà dello spazio, per le ore 18 a ¾ dello spazio, grosso modo ovviamente. A parte questo piccolo aggiustamento, le scale 3 e 4 del tempo solare e siderale risulteranno in fase per tutto l’arco del giorno.

A cosa serve l’orologio siderale?

L’orologio siderale serve a trasformare il tempo solare nel corrispondente tempo siderale, ma si può fare anche la lettura opposta, se abbiamo il tempo siderale possiamo trasformarlo nel corrispondente tempo solare. Il tempo siderale ci serve per mettere a punto il globo celeste proprio come fosse un orologio, oppure con il globo celeste possiamo simulare ad esempio un’alba o un tramonto che si verifica in una particolare data, leggere il relativo tempo siderale al meridiano e con l’orologio siderale trasformarlo nel tempo solare.

L’idea l’ho presa da questo inserto di Nuovo Orione

Questo è l’orologio siderale inserto del numero 20 di Nuovo Orione del gennaio 1994 (l’orario legale l’avevo aggiunto a penna per non fare confusione).

Nuovo Orione
L’orologio siderale di Nuovo Orione è stato pensato come sussidio per il puntamento del telescopio con montatura equatoriale. Costruttivamente è più semplice, ci sono solo due dischi. La data è insieme al tempo siderale nel disco grande, il tempo solare è insieme alla longitudine nel disco piccolo. Il mio orologio siderale ha tutte le scale separate per risultare meno intricato e più comprensibile per il suo scopo soprattutto didattico.

Immagini da stampare:

Orologio siderale a colori Orologio siderale in bianco e nero