MERIDIANE DI CARTA

Introduzione

MERIDIANE DI CARTA è una proposta che consiste nella costruzione di un semplicissimo orologio solare orizzontale e nel suo utilizzo per una lettura simultanea del Tempo Solare Vero tra due località distanti in longitudine.

Per ovvie ragioni pratiche i nostri orologi meccanici o elettronici sono sincronizzati convenzionalmente alla stessa ora all'interno di uno stesso fuso orario. Due orologi solari di due località che non si trovano alla stessa longitudine, invece, segnano due tempi solari diversi ad una lettura simultanea. Ad esempio, se l'ombra dell'orologio solare posto più ad ovest segna il mezzogiorno al passaggio del Sole sul meridiano, nello stesso momento per l'orologio che si trova ad est il passaggio al meridiano è già avvenuto e quindi il mezzogiorno è già trascorso. La differenza tra i due tempi solari segnati è tanto più grande quanto maggiore è la differenza di longitudine tra le due località di lettura.

L'esperienza di confronto può essere svolta facilmente tra due o più partecipanti che si mettono d'accordo per fotografare simultaneamente i loro orologi solari.

Costruzione dell'orologio solare orizzontale

Per facilitare al massimo ogni operazione proponiamo la costruzione di un piccolo quadrante solare orizzontale, il più semplice possibile, già pronto e stampabile su carta. Ogni orologio solare orizzontale andrebbe costruito a seconda della latitudine della località. Per i nostri scopi abbiamo preparato una serie di "meridianine" adatte ad ogni grado di latitudine del territorio italiano. Scegliete quella che corrisponde più da vicino alla vostra latitudine, scaricatela e stampatela.

LATITUDINE:

35°| 36°| 37°| 38°| 39°| 40°| 41°| 42° | 43°| 44°| 45°| 46° | 47°

Il montaggio è semplice: il trapezio posto sotto il quadrante è lo gnomone proporzionato e inclinato al giusto modo. Ritagliatelo lasciando un po' di "piede" inferiormente. Esso rappresenta il supporto dello stilo e va posto con il lato AB* (perpendicolare alle basi) in corrispondenza del segmento AB segnato all'interno del quadrante. Quindi va sollevato di 90° e incollato in qualche modo al quadrante. Il lato non perpendicolare alle basi rappresenterà lo stilo che proietta l'ombra sul quadrante indicando l'ora. Una delle due operazioni più delicate è quella di sistemare bene lo stilo in modo che sia il più possibile dritto e verticale.

Orientamento del quadrante solare

Lo stesso segmento AB deve essere allineato con la linea meridiana (cioè la linea nord-sud). Un accurato orientamento non è cosa facilissima e richiede molta attenzione. Una bussola non basta per ovvie ragioni. A questo scopo proponiamo la tecnica dei cerchi indu. Nel nostro caso possiamo utilizzare anche un chiodo sottile piantato verticalmente sulla tavoletta usata per incollare il quadrante. Anche qui è un problema di precisione nel disegnare i cerchi e nell'osservare l'ombra della testa del chiodo sui cerchi. Chi ha più fretta può "tarare" la posizione della sua meridiana controllando con il nostro applet il momento del passaggio del Sole al meridiano e allineando in quel preciso momento l'ombra dello gnomone sulla linea oraria delle 12 (linea nord - sud). Ma questa seconda soluzione rappresenta un compromesso e preferiamo il percorso più lungo, "empirico" e didatticamente più valido.

Fotografare il quadrante solare

Foto eseguita da Venezia (lat.45°N long.12°21'E) alle ore 10 (tempo civile). In quel giorno l'equazione del tempo era -11m34s. L'orologio solare segnava le ore 9 e 35 minuti

Se fotografiamo la nostra meridiana assieme ad un orologio da polso siamo in grado di effettuare alcune interessanti osservazioni riguardanti l'ora solare e l'ora civile (vedi la pagina Il tempo del Sole e il tempo degli orologi).

Esempio: determinazione del tempo vero locale partendo dal tempo civile.

Dalla nostra foto possiamo osservare che l'orologio da polso segna le ore 10 (tempo civile o tempo medio del fuso, tmf) mentre la meridiana segna le 9 e 35 (tempo vero locale, tv). Controlliamo la corrispondenza tra le due misure di tempo.

In quel giorno l'equazione del tempo, Et, è -11m34s. La longitudine di Venezia è 12° 21' E.

Calcoliamo = -(differenza tra la longitudine di Venezia e la longitudine del meridiano centrale del fuso). Rispetto al meridiano centrale del fuso che passa per Catania (15°E) c'è una differenza di longitudine:

=-12° 21' - (-15°)= 2° 39'

Calcoliamo la costante in longitudine C trasformando i gradi in misura di tempo (ogni grado corrisponde a 4 minuti e ogni primo d'arco a 4 secondi):

2° x 4m = 8m

39' x 4s = 156s= 2m 36s

C = 8m+2m 36s= 10m 36s

Infine determiniamo il tempo vero locale (tv )per confrontarlo con la misura che dovrebbe indicare la meridiana

tv = tmf + Et - C = 10h + (-11m34s) - 10m 36s = 9h 38m50s

La nostra meridiana, che segna differenze minime di 5 minuti, ci indica le 9 e 35.

 

Se poi confrontiamo le foto ottenute simultaneamente da due diverse località siamo in grado giungere ad una misura della differenza di longitudine, per quanto il margine di errore con uno piccolo strumento del genere sia piuttosto elevato.

La differenza di longitudine si ottiene trasformando la differenza di tempo vero in misura angolare tenendo condo che 1 minuto di tempo è pari a 15 primi d'arco.

Pubblichiamo qui le esperienze delle scuole con le meridiane di carta.

Le immagini dei quadranti solari sono stati create e corrette con l'interessante programma Shadows 1.6 di François Blateyron.

Nicola Scarpel e Giuseppe Rolfo


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Il tempo del Sole e il tempo degli orologi

Esperienze con le meridiane

una meridiana orizzontale a Scalea



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