SEZIONE MERIDIANE E OROLOGI SOLARI - Tipi di orologi solari

Bentornati lettori,

eccoci di nuovo a parlare del tempo e dei modi che abbiamo noi oggi e che avevano i nostri antenati per misurarlo. Nell’antichità le conoscenze, soprattutto quelle astronomiche, erano molto più limitate di quelle attuali, tuttavia la necessità di misurare il tempo era pari a quella odierna. Ma da dove partire per misurare qualcosa che non conosciamo?

La mente umana ha da sempre provato a trovare una quadra (o un quadrante XD!) per poter appunto misurare il tempo in modo facile, in modo accessibile a tutti. E si sa, quando la mente umana si mette all’opera i risultati sono talvolta strabilianti e rivoluzionari. Così quando i nostri antenati si sono trovati di fronte al difficile problema di misurare qualcosa di complesso come il tempo, le soluzioni sono state molte e varie, ma tutte riconducibili a qualcosa di conosciuto, affidabile e soprattutto preciso: il Sole.

Nello scorso articolo abbiamo parlato approfonditamente del Sole nelle varie culture e religioni e della sua importanza nella vita degli antichi, in questo, e nel prossimo, Valerio ci parlerà di come siano riusciti a “sfruttarlo” per poter dare un senso allo scorrere del tempo.

Tipi di orologi solari (prima parte)

Gli orologi solari si differenziano tra di loro in base alla superficie su cui viene realizzato il quadrante, la sua inclinazione e al tipo di ore indicate.

Nelle precedenti rubriche abbiamo incontrato orologi solari a forma sferica, con piani inclinati, orizzontali e verticali raffigurati sulle pareti degli edifici (questi rappresentano i più diffusi).

Partiamo col descrivere le meridiane a camera oscura. Questi orologi sono costituiti da un quadrante orizzontale posto all'interno di un edificio, su cui è tracciata un unica linea orientata in direzione Nord Sud, la linea meridiana appunto e da un piccolo foro denominato “foro gnomonico” posto in alto sulla parete meridionale dell'edificio.

Questo tipo di orologi sono gli unici che possono essere chiamati con il termine Meridiane. Il suo funzionamento è determinato dalla macchia luminosa proiettata sul quadrante dal foro gnomonico. Al passaggio del cerchio di luce sulla linea meridiana, si ha il momento del mezzogiorno vero locale.

Generalmente oltre al mezzogiorno permettono di indicare altri tipi di eventi temporali.

Conoscendo l'altezza del foro, è possibile osservare il momento dei solstizi, degli equinozi e il passare dei mesi dell'anno rappresentati questi ultimi con i simboli zodiacali. Inoltre è possibile osservare le eclissi di sole in quanto l'immagine del disco solare eclissato sarà proiettato sul quadrante.

Orologi solari con quadrante orizzontale possono essere realizzate anche in spazi aperti e a differenza dei quelle a camera oscura possono indicare anche altre ore del giorno oltre al mezzogiorno.

Sono costituiti da un piano posto ovviamente in posizione orizzontale su cui sono tracciate le linee orarie seguendo particolari calcoli. Le ore sono segnate dall'ombra proiettata da uno stilo posizionato in direzione Nord Sud e con una inclinazione pari alla latitudine del luogo in cui la meridiana è stata progettata.

Abbiamo orologi solari con quadrante analemmatico. Essi presentano sempre un quadrante su cui le linee orarie sono disegnate seguendo una disposizione ellittica. Lo gnomone si presenta in posizione verticale, quindi perpendicolare al quadrante, e il suo funzionamento è determinato dalla registrazione assiale, nella direzione Nord Sud dello gnomone con il variare della declinazione del Sole.

Con quadranti inclinati, tra i più comuni, troviamo orologi solari polari e orologi solari equatoriali.

Le meridiane con quadrante polare, presentano quest'ultimo di forma rettangolare dove il lato lungo è orientato in direzione Est Ovest e il lato corto Nord Sud, con una inclinazione pari alla latitudine del luogo. Lo stilo si trova parallelo al quadrante e ad una certa distanza da esso. La distanza stilo quadrante determina il calcolo di tutte le linee orarie. La linea oraria del mezzogiorno cade precisamente al di sotto dello stilo, tutte le altre linee saranno disegnate parallele a quella di mezzogiorno a distanza variabile.

Il campo di misurazione è contenuto generalmente nell'arco delle 8 ore centrali della giornata. Il motivo di questa limitazione è dato dal fatto che aggiungere anche solo un ora per parte comporta la realizzazione di quadranti troppo grandi.

Le meridiane equatoriali presentano il quadrante disposto in maniera perpendicolare rispetto allo stilo. Quest'ultimo, costituito generalmente da un asta, attraversa in posizione centrale il quadrante. Posizionando lo stilo in direzione Nord Sud e inclinandolo di un angolo pari alla latitudine del luogo, il quadrante si troverà in posizione parallela al piano equatoriale (da qui il nome di orologi solari equatoriali) e lo stilo parallelo all'asse terrestre.

La realizzazione delle linee orarie è molto semplice, in  quanto le linee orarie sono tutte equidistanti una dall'altra con un angolo di 15°. La linea del mezzogiorno anche in questo caso sarà disposta in direzione Nord Sud perpendicolare allo stilo.

Le linee orarie sono rappresentate su entrambe le facce del quadrante, sia sulla faccia superiore che su quella inferiore e questa è un altra caratteristica importante di questi orologi.

Infatti in il sole illumina per 6 mesi (dal 21 Marzo al 22 Settembre) il quadrante superiore e per 6 mesi (dal 23 Settembre al 20 Marzo) il quadrante inferiore.

Gli orologi ad emisfero sono costituiti da una semisfera con all'interno riportate le linee orarie quelle dei solstizi e la linea equinoziale. Lo stilo posto in posizione verticale al centro della semisfera presenta una lunghezza pari al raggio della semisfera. La semplificazione di questi orologi portò alla realizzazione degli orologi a emiciclo.

Queste meridiane a differenza di quelle ad emisfero non presentano la parte al di sotto della linea del solstizio d'estate, rendendo gli strumenti più leggeri e pratici e lo stilo è posto in posizione orizzontale nella parte superiore del quadrante.

Concludiamo citando due strumenti tra gli incalcolabili modelli di orologi solari che è possibile realizzare combinando la creatività, l'arte e il sapere scientifico.

I due modelli sono l'orologio del cappuccino e l'orologio del pastore.

L'orologio del cappuccino è un orologio solare con quadrante verticale che risale all'incirca al XVII secolo. La ragione del nome non deriva dal fatto che questi strumenti erano utilizzati dai frati cappuccini come si potrebbe ipotizzare, ma bensì per la forma del tracciato orario che ricorda la forma del cappuccio del saio dei frati. Le ore vengano indicate traguardando il sole fornendo così anche la sua altezza in gradi sull'orizzonte.

L'orologio del pastore è anch'esso un orologio verticale composto da un quadrante di forma cilindrica e da uno gnomone orizzontale posto nella parte superiore del cilindro. Fece la sua comparsa intorno all'anno 1000. Il suo nome originale era gnomone girevole da viaggio. Per poter leggere l'ora era necessario ruotare lo gnomone facendo combaciare quest'ultimo con la data corrispondente al giorno di osservazione e osservare l'ombra proiettata sul quadrante. Utilizzato dai pellegrini per la sua praticità in viaggio. E però dall'utilizzo riscontrato dai pastori nel tardo rinascimento che prende il nome per cui lo conosciamo oggi in gnomonica.

Valerio Menichini