1. Salvo negli ultimi anni, in cui le coordinate di centinaia di migliaia di stelle sono state calcolate con una precisione altissima mediante il satellite Hipparcos (ometto come esso opera in quanto la riduzione dei dati ricavati si basa su complessi algoritmi operanti su computer), tradizionalmente, in epoca telescopica, l’ascensione retta e la declinazione delle stelle venivano misurata con uno strumento detto strumento dei passaggi o dei transiti. L'immagine seguente mostra uno strumento dei transiti (ormai in pensione) dell'Osservatorio di Teramo.
   In sostanza è un telescopio montato su un supporto che gli consente di spostarsi in altezza ma non di ruotare in azimuth. Esso è stazionato in modo che, spostandosi, possa spazzare l’arco meridiano locale, cioè la linea immaginaria che attraversa il punto cardinale nord, il polo celeste nord, lo zenith, il mezzocielo (il punto più alto dell’equatore celeste) ed il punto cardinale sud. Per misurare le coordinate di una stella, si aspetta che essa transiti esattamente al centro del campo di vista del telescopio, si misura poi l’istante del transito e l’altezza a cui è avvenuto. La declinazione, per strumenti posti nell’emisfero nord, è data da
   
   ,
   
   dove h è l’altezza misurata e la latitudine del luogo.
   L’ascensione retta è invece, per definizione, l’ora siderale dell’istante del transito, per il luogo di osservazione. E’ naturalmente necessario possedere per questo un orologio a tempo siderale (vedi risposta alla domanda 2).
   Questa operazione è stata completata solo per le stelle principali, le altre vengono misurate sulle lastre fotografiche per interpolazione delle coordinate di quelle note. In sostanza è possibile, a partire dalle coordinate di alcune stelle note presenti sulla fotografia, sovrapporvi un reticolo delle coordinate dal quale dedurre la posizione di un qualunque altro oggetto, anche così debole da non essere visibile attraverso lo strumento dei transiti.
   
   
2. E’ verissimo, ma addirittura oggi i principali software astronomici sono in grado di calcolare questo dato, a partire dall’orologio del PC e dalle coordinate del luogo fornite dall’utente. Tararli (almeno con la precisione di qualche decina di secondi) è semplicissimo: un orologio a tempo siderale misura 24 ore ad ogni rotazione della Terra rispetto alle stelle fisse, perciò "perde" circa 4 minuti al giorno (infatti i nostri orologi sono tarati sul moto del Sole; poiché compiamo un giro attorno ad esso in circa 365 giorni e ¼, e la Terra compie nel frattempo 364 giri ed ¼ rispetto alle stelle, il giorno siderale dura dunque 364/365 di un giorno solare, quindi 4 minuti in meno). Inoltre il giorno dell’equinozio d’autunno il Sole si trova nel punto omega (quello opposto al punto gamma) e la sua ascensione retta è di 12 ore; inoltre esso transita a sud al meridiano alle ore 12 di tempo solare, dunque quel giorno, per i luoghi posti sul meridiano di riferimento del fuso orario, tempo solare e tempo siderale coincidono. Se si è spostati dal meridiano citato, basta conteggiare 4 minuti per ogni grado si scostamento in longitudine. Personalmente, per diletto, ho recuperato un vecchio orologio meccanico in cui era possibile regolare il bilanciere, l’ho tarato in modo che perdesse 4 minuti al giorno e l’ho sincronizzato col procedimento detto in modo che segni sempre l’ora siderale di casa mia. Naturalmente questa procedura non consente di ottenere le precisioni di cui necessita un osservatorio astronomico. Premettiamo brevemente come funziona un orologio al quarzo: esso, banalizzando un po’, è un circuito elettronico formato da un oscillatore ad alta frequenza che trasmette gli impulsi ad un opportuno divisore di frequenza, tarato in modo tale da fornire in uscita un segnale ogni un certo numero di impulsi in ingresso; i quarzi possono essere tarati per oscillare ad una data frequenza, con la precisione di poche parti per milione, dunque si può calcolare quanti impulsi servono per fare un secondo e regolare opportunamente il divisore di frequenza in modo che scandisca i secondi. Se perciò tariamo il divisore per dare un segnale dopo un numero di impulsi pari a circa 364/356 di quelli precedenti, abbiamo ottenuto un orologio a tempo siderale. Questi orologi possono essere poi, di tanto in tanto, sincronizzati con orologi atomici che trasmettono l’ora via radio, dato che, come detto, nota l’ora solare e le coordinate locali, ci sono delle formule che permettono di risalire al tempo siderale. A titolo informativo, orologi digitali ad ora siderale sono in commercio, al prezzo di circa mezzo milione di lire.
   
   
3. Suppongo che tu ti chieda come abbia potuto Ipparco accorgersi della precessione degli equinozi, il cui effetto è quello di modificare le coordinate equatoriali delle stelle rispetto a quelle eclittiche, oltre 2000 anni fa.
   
   Bisogna premettere che gli antichi avevano grande attenzione per tutti i fenomeni celesti ed erano accurati scrutatori della volta celeste, sia per ragioni magico-religiose, sia per dedurne periodicità connesse all’agricoltura (e, se mi è permesso, non avevano cieli così inquinati dall’illuminazione elettrica come i nostri!); pertanto, nella maggior parte delle culture pre-scientifiche si incontrano figure preposte alla misura accurata della volta celeste e molti monumenti sacri sono stati edificati seguendo precise orientazioni astronomiche quali il punto dell’orizzonte in cui sorgono o tramontano le stelle più luminose. Infine, uno dei fenomeni celesti maggiormente scrutati e misurati era la levata eliaca delle stelle principali, cioè l’osservazione di quale giorno dell’anno una determinata stella si rendeva visibile al mattino, appena prima dell’alba, dopo essere stata in congiunzione col Sole. La precessione degli equinozi, oltre che fare slittare i due sistemi di coordinate, altera tutti questi fenomeni.
   
   Facciamo dunque due conti: il moto di precessione si svolge in circa 26000 anni, perciò il punto gamma si muove lungo la sfera celeste di 360° nel medesimo periodo, ovvero circa 50 secondi d’arco all’anno. Ipparco, oltre che un minuzioso osservatore e misuratore delle stelle (fu tra l’altro il primo compilatore di un atlante celeste, merito che gli è stato riconosciuto dedicandogli appunto il satellite Hipparcos), aveva a disposizione dati sulle levate eliache e sul punto in cui sorgevano le stelle compilati da astronomi antecedenti di circa 150 anni. Nel frattempo il punto gamma si era spostato di circa 2°, un valore troppo grande per potere attribuire le differenze con i dati che egli aveva acquisito ad errori di misura dei suoi predecessori, pertanto intuì che doveva esserci qualche fenomeno che alterava le posizione delle stelle in cielo e riuscì ad attribuire correttamente la causa alla precessione degli equinozi.

In questa domanda Luca Boschini risponde nel punto 2: "....poiché compiamo un giro attorno ad esso(il sole) in circa 365.25 giorni e la Terra compie nel frattempo 364.25 giri rispetto alle stelle..." Secondo me la Terra compie 366.25 giri intorno alle stelle fisse in quanto, essendo il giorno sidereo più corto rispetto al giorno solare, in un anno ce ne dovrebbero essere di più rispetto a quest'ultimo. Mi piacerebbe avere le idee più chiare su questo discorso. - Francesco -

Caro Francesco, il tuo ragionamento non fa una piega, e infatti hai ragione tu. Come si può vedere dal disegno, in cui, per chiarezza, ho esagerato sia il moto diurno che quello di rivoluzione della Terra ed ho rappresentato il tutto come visto dall'emisfero nord, dopo che il nostro pianeta ha compiuto un giro su se stesso rispetto alle stelle, a causa del suo moto intorno al Sole gli resta da compiere ancora un piccolo angolo a (pari appunto a poco meno di 1°) per ritrovarsi nella stessa posizione rispetto al Sole.

Ciò significa che, ogni giorno solare, la Terra compie un giro su se stessa rispetto alle stelle fisse, più un ulteriore 1/365 di giro, sicché dopo un anno ha accumulato un giro in più ed ha fatto, effettivamente, 366,25 giri rispetto alle stelle. Mi scuso con te e con gli altri lettori per la svista.