Un orologio stellare: principi teorici

Immaginiamo un grandissimo orologio in cielo, dotato di una sola grande lancetta, e che abbia per centro la stella Polare. Immaginiamo anche che la lancetta sia allineata con le due stelle Dubhe e Merak dell'Orsa Maggiore (dette anche I Puntatori) e "fissata" ad esse. Nel corso della giornata, la lancetta ruota con la volta celeste in senso antiorario, seguendo il movimento dovuto alla rotazione terrestre.

Immaginiamo ora il quadrante delle ore (disco orario): disponiamo le 24 ore in senso antioriario. Per esempio, se pensiamo l'ora zero in alto sulla verticale della stella Polare, il 12 è in basso dalla parte opposta, il 6 alla sinistra della Polare e il 18 a destra.

Sappiamo che, se il disco orario è disposto in questo modo, la lancetta segna l'ora zero soltanto alla mezzanotte del 5 marzo. Solo in questo momento Dubhe e Merak si posizionano in alto e il Sole esattamente dalla parte opposta. Infatti, consultando le tavole delle coordinate uranografiche si nota che ai primi di marzo le coordinate delle due stelle e del Sole differiscono di circa 12 ore.

Con il trascorrere della notte le due stelle, ruotando in senso antiorario, segneranno con la loro lancetta immaginaria le ore successive.

Però, come sappiamo, la posizione del Sole rispetto alle stelle cambia continuamente nel corso dell'anno (moto annuo). Esso si sposta rispetto alle stelle fisse di circa un grado al giorno (4 minuti circa) in senso antiorario guardando verso Sud (senso orario guardando verso Nord). Alla mezzanotte successiva (6 marzo), Dubhe e Merak si troveranno un grado più a oriente rispetto alla verticale, e così via nelle notti seguenti. In questa prospettiva, avremo uno spostamento orario del Sole e quindi dovremo "tarare" di conseguenza lo zero del disco orario che va spostato in senso antiorario di 4 minuti per ogni giorno trascorso dalla data del 5 marzo. Per semplificare, per ogni mese trascorso da quella data il quadrante va ruotato di due ore, pił quattro minuti per gli ogni ulteriore giorno.

N.B.: Dopo circa 6 mesi dalla data del 5 marzo, e precisamente il 7 settembre, il Sole si troverà dalla parte opposta rispetto alla Polare, e ancora una volta allineato con le stelle Dubhe e Merak.

Il meccanismo, complesso da descrivere a parole, diventa di immediata comprensione utilizzando il nostro Notturnale virtuale (un applet java che consente di eseguire delle simulazioni di misurazione).

Su queste esperienze e su questi dati osservativi (moto annuo del Sole) che gią gli antichi conoscevano e misuravano, sono nati gli orologi stellari detti anche notturnali. Se ne conservano a Firenze ad opera degli artiginani Della Volpaia e pare siano basati su di una stella dell'Orsa Minore. Se ne conservano a Liegi e al Museo Navale di Venezia.

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