Meridiana

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Meridiana a Colla Micheri.

La meridiana, detta anche più correttamente orologio solare o sciatere, è uno strumento di misurazione del tempo basato sul rilevamento della posizione del Sole. Ha origini molto antiche e nella sua accezione più generale indica in massima parte gli orologi solari presenti sui muri degli edifici. In senso stretto, con meridiana si dovrebbe intendere unicamente l'indicatore del passaggio del Sole a mezzogiorno.

Caratteristiche[modifica | modifica wikitesto]

L'ago della meridiana è lo stilo, detto gnomone; è l'asta che, tramite l'ombra proiettata sul piatto (o quadrante) dell'orologio stesso, permette l'indicazione dell'ora.

Introduzione[modifica | modifica wikitesto]

Una meridiana murale (in Piazza del Collegio Ghislieri a Pavia)

Gli orologi solari e le meridiane erano già conosciuti nell'antico Egitto e presso altre civiltà, e successivamente tra quella dei Greci e dei Romani. L'origine di questa scienza è tuttavia ancor più antica rispetto alla civiltà egizia e le prime testimonianze risalgono addirittura al Neolitico.

Lo studio degli orologi solari è chiamato gnomonica o meno frequentemente sciaterica.

Nella forma tradizionale uno stilo, detto gnomone, proietta la sua ombra su una superficie orizzontale o verticale, detta quadrante, indicando l'ora vera locale.

Con la suddivisione oraria del giono di 24 ore, una meridiana ad ora vera locale alle ore 12 indica l'istante in cui il Sole transita sul meridiano del luogo. Di conseguenza l'angolo orario di tutte le altre ore è un multiplo di 15°. L’orologio che portiamo al polso indica invece l’ora media in vigore nei vari paesi. I due orari sono differenti per due motivi:

1– Equazione del tempo. Il giorno solare, ovvero l’intervallo tra due transiti del Sole su uno stesso meridiano, dura in media 24 ore. A causa della differente velocità di rivoluzione della Terra attorno al Sole e dell’obliquità dell’eclittica, la durata del giorno non è costante, cioè il giorno vero non dura mai 24 ore come il giorno medio, ma è un po’ più lungo o un po’ più corto. Le differenze, sommandosi tra loro, generano un divario tra il tempo vero e il tempo medio che arriva a ±15/16 minuti, determinando la cosiddetta Equazione del tempo (Edt), così definita:

Edt = Tempo solare medio - Tempo solare vero (o viceversa).

2- Longitudine della località. L’ora media di ogni paese ha uno o più meridiani di riferimento. In Italia il meridiano di riferimento è quello di longitudine 15° Est rispetto a Greenwich. La differenza tra il transito del Sole sul meridiano centrale e quello del meridiano locale di longitudine L, ha un valore costante di:(15°-L)*4 minuti. Per confrontare un quadrante a ora vera locale con l’orologio, questa differenza va integrata con l’equazione del tempo.

Per esempio, in un luogo avente longitudine 12° Est, nel 2015 la differenza massima tra l'orologio da polso e un quadrante a ora vera locale si verifica l'11 febbraio quando l'equazione del tempo, pari a 14m 11.5s, si somma alla differenza dovuta alla longitudine pari a: (15°-12°)*4min=12min, comportando uno scarto di 26m 11.5s.

In alcuni casi le linee orarie della meridiana, anziché indicare l’ora vera locale, indicano l’ora vera del fuso di riferimento. In questi quadranti, quando l’ombra segna le 12, il Sole transita sul meridiano Centrale. Pertanto per confrontare l’ora indicata da queste meridiane con quella di un orologio da polso è sufficiente apportare solo la correzione dell’equazione del tempo.

Una meridiana verticale a ora vera locale si riconosce rispetto a una a ora vera del fuso osservando la linea del mezzogiorno, perfettamente verticale nel primo caso, leggermente ruotata nel secondo.

Su molti quadranti le differenze tra l’ora del quadrante e quella media dell’orologio, sono riprodotte in una tabella oppure sono sintetizzati in un grafico. In alcuni casi nel quadrante è tracciato l’analemma (o lemniscata), ossia la curva a forma di ‘otto’ che indica l’ora media del fuso e permette di leggere direttamente l’ora dell’orologio senza ricorrere alla correzione dell’equazione del tempo e della differenza di longitudine.

Lo gnomone di un quadrante può essere di diversi tipi, per esempio: ortostilo, stilo polare, a camera oscura, bifilare, a riflessione. Nei quadranti verticali gli gnomoni più usati sono l'ortostilo e lo stilo polare. L'ortostilo è piantato ortogonale alla parete e indica l'ora con la punta dello gnomone. Lo stilo polare è invece posizionato in modo da risultare parallelo all'asse di rotazione terrestre, quindi punta il polo celeste e la sua ombra coincide con la linea oraria in tutta la sua lunghezza.

Meridiane fisse[modifica | modifica wikitesto]

Equatoriali o equinoziali[modifica | modifica wikitesto]

La più semplice forma di meridiana è costituita da un disco coassiale con una barra collocata parallelamente all'asse terrestre. Il disco forma un piano parallelo con l'equatore. Sul disco sono tracciati dei segni che indicano il trascorrere delle ore. Normalmente il mezzogiorno è collocato nella parte più bassa del disco, le 6 al bordo ovest e le 18 al bordo est. In estate la parte nord del disco è illuminata mentre la parte sud non lo è. In inverno è illuminata la parte sud e non la nord. In estate il nodo è l'estremità a nord dello gnomone, in inverno lo diventa l'estremità sul lato opposto del disco.

Sul disco possono essere tracciati una serie di cerchi concentrici per evidenziare la posizione del nodo ogni giorno, permettendo di usare l'orologio come calendario. Uno svantaggio di questa soluzione è che agli equinozi i raggi solari giungono parallelamente al disco e lo strumento è difficilmente leggibile.

Orizzontali da giardino[modifica | modifica wikitesto]

Meridiana orizzontale

La meridiana da giardino si basa sullo stesso principio della precedente, ma le linee del disco sono proiettate per mezzo della trigonometria su un piano parallelo al suolo. Il principale vantaggio di questo sistema è di potere mostrare l'ora tutto l'anno, poiché il quadrante non è mai completamente in ombra. Il quadrante può essere tracciato sulla pavimentazione di una piazza oppure su un disco di vetro traslucido visibile dal basso.

Dalla base dello gnomone verso il bordo del quadrante sono tracciate le linee corrispondenti alle ore. Gli angoli di queste linee sono calcolati con la formula:

\mbox{angolo} = \arctan(\sin(\mbox{latitudine})\cdot\tan(\mbox{angolo orario}))

L'inclinazione dello gnomone rispetto al quadrante è pari alla misura in gradi della latitudine del posto in cui ci troviamo. Lo strumento ovviamente deve essere orientato, cioè occorre ruotare il quadrante in modo che lo gnomone sia parallelo all'asse terrestre.

Verticali o murali[modifica | modifica wikitesto]

Sebbene oggigiorno siano una rarità, un tempo le meridiane tracciati sulle pareti esterne degli edifici esposte a sud erano comuni, poiché sono visibili a distanza ed economiche da realizzare. Il quadrante può essere semplicemente dipinto sul muro oppure ricavato su una lastra di marmo o pietra. Lo gnomone può essere uno stilo di ferro o ottone oppure un tripode di metallo, per maggiore robustezza.

Principale svantaggio di questi strumenti è che sono in grado di mostrare l'ora solamente per il periodo dell'anno e del giorno in cui il muro è direttamente illuminato dal sole.
La progettazione è molto simile a quella dei modelli orizzontali; la formula per un quadrante esposto a sud è:

\mbox{angolo} = \arctan(\cos(\mbox{latitudine})\cdot\tan(\mbox{angolo orario}))

L'inclinazione dello gnomone è uguale alla latitudine.

Tradizionalmente si usava collocare quattro orologi sul tetto o sulle pareti perimetrali di una torre, in modo da avere l'indicazione per tutto l'anno. È abitudine incidere sul quadrante un motto.

Orologio negativo solare[modifica | modifica wikitesto]

Negli orologi solari convenzionali lo gnomone proietta l'ombra su un quadro di riferimento, l'orologio negativo è quello che proietta i raggi di luce attraverso una fessura.

Orologio negativo solare, Corregidora, Querétaro, Messico

Meridiane portatili[modifica | modifica wikitesto]

Exquisite-kfind.png Per approfondire, vedi Quadrante solare.
Un orologio solare portatile ad elevazione costruito a Parigi da Butterfield, probabilmente alla fine del XVIII secolo

A partire dal Medioevo furono elaborati strumenti astronomici e orologi solari portatili.

A dittico[modifica | modifica wikitesto]

Un tipo molto comune è costituito da due piccoli pannelli (un dittico) di legno o meglio avorio bianco intarsiato, incernierati in modo da potere essere chiudibili a formare una scatola facilmente trasportabile. Lo gnomone è realizzato con un filo di lino, seta o canapa teso tra le due tavole. Quando il filo è teso, le due tavole costituiscono due quadranti, uno orizzontale e uno verticale.

Facendo in modo che i due quadranti abbiano differente inclinazione rispetto allo gnomone, lo strumento è in grado di auto allinearsi. Posizionandolo in modo che le due tavole mostrino la stessa ora, questa corrisponderà all'ora solare corretta. Come ulteriore informazione si ottiene che l'asse della cerniera risulta allineato verso nord (nell'emisfero nord) e lo gnomone parallelo all'asse terrestre. A mezzogiorno, al tramonto e all'alba, la variazione di latitudine non influisce sull'ora mostrata dall'orologio solare portatile, ma alle 9 e alle 15 ogni grado di errore nella latitudine produce una differenza di quattro minuti nell'ora mostrata sui due quadranti. Ne consegue che può essere usato come un astrolabio o un sestante per determinare la latitudine. Alcuni strumenti comprendono una scala con un filo a piombo su cui leggere la latitudine, mentre altre includono una rosa dei venti. Orologi solari di questo tipo di grandi dimensioni (oltre il metro) erano usati per la navigazione.

Ad elevazione[modifica | modifica wikitesto]

La funzione dell'orologio solare poteva essere svolta da un astrolabio, usato anche per la navigazione e l'astronomia. Nel modello più semplice era costituito da un anello sostenuto da un anellino. Quando il tutto era tenuto in mano in modo che penzolasse verticalmente, un foro nell'anello (detto foro gnomonico) proiettava un punto luminoso all'interno, dove una scala indicava l'ora. lo strumento era vincolato ad una particolare latitudine e l'utilizzatore doveva sapere a priori se era mattino o pomeriggio, altrimenti indistinguibili. Il foro era montato su di una slitta regolabile in funzione del giorno dell'anno.

In tempi moderni le forze speciali dell'esercito degli Stati Uniti dispongono di un semplice orologio solare di questo tipo ricavata nel coltello in dotazione all'equipaggiamento, utile in caso di malfunzionamento dell'orologio meccanico.

Meridiana a tempo medio[modifica | modifica wikitesto]

Meridiana di precisione a Bütgenbach, Belgio. (precisione = ±30 secondi) (Google Earth)

Una meridiana può essere anche chiamata eliocronometro, perché è in grado di correggere il tempo solare apparente per indicare il tempo solare medio o un altro tempo standard, solitamente con un'accuratezza nell'ordine del minuto.

Meridiane equatoriali a coppa[modifica | modifica wikitesto]

La più classica forma di eliocronometro è quello con quadrante a coppa, sopra il quale una barra e filo teso parallelamente all'asse terrestre costituisce lo gnomone. La scala è tracciata a formare un semicerchio all'interno della coppa. Questo tipo di strumento fu usato in Francia durante la prima guerra mondiale per regolare l'orario dei treni. Gli strumenti più precisi si trovano a Jaipur in India. Sono di dimensioni colossali e furono fatte costruite dal califfo Mogul per tenere aggiornato il calendario islamico.

Meridiana greca[modifica | modifica wikitesto]

Meridiana di Cnido

Gli antichi Greci usarono un tipo di orologio solare chiamato "pellekinos".[1] Lo gnomone era una barra o un palo messo verticalmente su un piano orizzontale o semisferico. L'ombra della punta dello gnomone descriveva una curva iperbolica sulla superficie piatta o circolare sulla superficie semisferica. Sulla superficie erano tracciate linee che indicavano l'ora esatta in ogni periodo dell'anno.

Analemmatiche[modifica | modifica wikitesto]

Meridiana analemmatica

Questo tipo di meridiana è caratterizzato dall'avere la linea delle ore a forma di 8 (detta analemma), corrispondente alla rappresentazione visiva dell'equazione del tempo. L'ora è letta nel punto in cui l'ombra del nodo dello gnomone cade sulla curva analemmatica. Questo compensa automaticamente l'effetto dell'eccentricità dell'orbita terrestre.

A riflessione[modifica | modifica wikitesto]

Isaac Newton inventò una meridiana adatta per le finestre esposte a sud. Egli collocò un piccolo specchio sul davanzale della finestra e dipinse un quadrante simile al pelekînos greco sul soffitto e sulle pareti. Lo specchio costituisce in questo caso lo gnomone riflettendo il punto luminoso. In questo modo è possibile realizzare uno strumento ampio, accurato e facilmente correggibile con poco materiale e senza spreco di spazio. Il quadrante può anche essere di tipo analemmatico.

Meridiana calcolatrice[modifica | modifica wikitesto]

Una interessante variante della meridiana orizzontale è in grado di elaborare e mostrare direttamente il tempo standard. Diversamente da un modello normale, sul quadrante gli intervalli orari sono tracciati con angoli identici. Ad esso è sovrapposta una maschera a forma di cardioide (una figura geometrica a forma di cuore). Questa figura esprime la formula di corrispondenza tra i differenti angoli orari di una meridiana convenzionale e gli angoli orari identici come appaiono sul quadrante di un orologio. Il punto in cui l'ombra dello gnomone incontra la curva cardioide è dove si deve leggere l'ora sul quadrante sottostante. La correzione dell'ora legale viene effettuata semplicemente ruotando il quadrante inferiore.

Meridiane digitali[modifica | modifica wikitesto]

Una meridiana digitale sfrutta le luci e le ombre per mostrare l'ora sotto forma di cifre o anche parole, invece del tradizionale sistema basato sulla posizione. Un sistema è quello di affacciare due maschere parallele con coppie di fori che risultano allineate e consentono il passaggio dei raggi luminosi ciascuna in preciso periodo del giorno.

Meridiane naturali[modifica | modifica wikitesto]

Una meridiana naturale sfrutta la conformazione del suolo per mostrare l'ora grazie alle cime montuose che il sole illumina. Un esempio di tale regalo della natura è la meridiana di Sesto, che con le sue cime dolomitiche fornisce questo strumento.

Galleria Fotografica[modifica | modifica wikitesto]

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ Vitruvio 9.8.1

Bibliografia[modifica | modifica wikitesto]

  • Piero Bianconi e Aldo Morosoli, Meridiane del Ticino, Unione Svizzera delle Casse Raiffeisen, San Gallo
  • René R. J. Rohr, Meridiane. Storia, teoria, pratica, Ulisse, Torino 1988 ISBN 88-414-3013-3
  • Renzo Morchio, Scienza e poesia delle meridiane, ECIG, Genova 1988 ISBN 88-7545-253-9
  • Giovanni Bosca e Piero Stroppa, Meridiane e orologi solari, Il Castello, Milano 1996 ISBN 88-8039-022-8
  • Giovanni Paltrinieri, Meridiane e orologi solari d'Italia, L'Artiere, Bentivoglio (Bologna), 1997
  • Giancarlo Pavanello e Aldo Trinchero, Le meridiane, De Vecchi, Milano 1999 ISBN 88-412-4691-X
  • Giordano Berti e Giovanni Paltrinieri (a cura di), Gian Domenico Cassini. La Meridiana del Tempio di S. Petronio in Bologna, Arnaldo Forni Editore, S. Giovanni in Persiceto, 2000.
  • Nicola Severino: "Storia della Gnomonica", Roccasecca, 1992-1994, "Antologia di Storia della Gnomonica", 1995, "Storia dell'Astrolabio", 1995, "La gnomonica kircheriana e le Tavole Sciateriche di Monte Porzio Catone", 1995, "Gnomonica Cinese", 1996, "International Bibliography of Gnomonica", 1997, "Gnomonica", la prima rivista italiana sugli orologi solari, "Orologi solari Greco-Romani", 2003, "De Monumentis Gnomonicis apud Graecos et Romanos", 2005. Web, http://www.nicolaseverino.it
  • Nicola Ulivieri, I segreti degli orologi solari, Progetto Cultura, Roma 2009 ISBN 978-88-6092-171-0
  • Carlo Burin, "L'orologio solare moderno a quadrante piano, come funziona come si calcola", Aracne editrice S.r.l., Roma 2010 ISBN 978-88-548-3526-9

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]

Altri progetti[modifica | modifica wikitesto]

Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]

Open Directory Project, Netscape Communications, http://search.dmoz.org/cgi-bin/search?search=Meridiana&all=yes&cs=UTF-8&cat=World%2FItaliano . (Segnala su DMoz un collegamento pertinente all'argomento "")

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