Strumenti a foro gnomonico

Gli strumenti a foro gnomonico possono essere facilmente costruiti con varie tecniche e sono adatti per aumentare la precisione sia sfruttando l'effetto camera oscura (vedi), sia aumentando le dimensioni (cioè il rapporto tra misura e incertezza).

Molto semplice è la tecnica della mascherina di carta applicata a una finestra esposta al sole, che proietta la macchia di luce sul pavimento. Le difficoltà maggiori in questo caso consistono nell'identificazione del Punto Verticale, cioè del punto sul pavimento che si trova sulla verticale del centro del foro gnomonico. Infatti le finestre hanno spesso rientranze del davanzale interno e radiatori sottostanti per cui il filo a piombo non si può stendere per tutto il tragitto. La precisione del Punto Verticale è fondamentale sia per per la misura dell'altezza dello gnomone (distanza tra centro del foro e pavimento) sia per quella dell'ombra (distanza tra centro della macchia di luce e Punto Verticale).

Da questo punto di vista la misurazione è più facilitata con gnomoni di dimensioni minori, come ad esempio quello costruito con attrezzatura del laboratorio di fisica dall' ITIS Volta di Sassuolo.

Altre soluzioni possibili sono l'utilizzo di muretti, spigoli di edifici, recinzioni, sui quali attaccare la mascherina con il foro. L'importante è avere una pavimentazione orizzontale sulla quale proiettare la macchia di luce.

Dimensioni ottimali del foro

Per quanto riguarda le dimensioni ottimali del foro la questione è ancora aperta e completeremo nei prossimi giorni questa pagina, con le indicazioni sperimentali che saranno suggerite dal gruppo. Teniamo in considerazione alcuni punti:

- La distanza tra il foro e la macchia di luce deve abbondantemente superare la distanza limite di 114,6 volte il diametro del foro, in modo da ottenere l'effetto camera oscura.

- Se tale distanza è troppo grande si incorre nell'affievolimento dell'intensità luminosa della macchia. Ciò è tollerabile solo se si lavora in un ambiente interno non molto luminoso, altrimenti all'aperto la macchia diventa invisibile a causa della luce ambientale.

- Un primo suggerimento, da alcune prove effettuate all'aperto, potrebbe essere quello di ottenere un rapporto massimo distanza/diametro = 300. Per altezze del sole medie di 45° ciò significa avere un foro pari a circa 1/150 dell'altezza dello gnomone.

Meridiane a foro gnomonico delle chiese

L'uso delle meridiane delle chiese può essere un'ulteriore e interessante soluzione. Esistono in Italia numerose meridiane del genere, la più famosa quella di Firenze in in Santa Maria del Fiore, alta 90 metri. Oltre ai numerosi risvolti didattici, queste meridiane hanno il vantaggio di proiettare la macchia di luce lungo una linea meridiana già tracciata e quindi permettono di individuare, senza l'uso di orologi meccanici, l'istante del mezzogiorno solare vero locale. Inoltre, l'ambiente semioscuro delle chiese ha permesso ai costruttori di ridurre al limite il diametro del foro gnomonico, aumentando di molto la precisione.