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Gli orologi solari (meridiane)

L’orologio solare, (impropriamente chiamata meridiana), rappresenta uno degli strumenti più antichi per fornire l’ora; tale strumento era già in uso presso i babilonesi, importato dai romani ed ampiamente diffuso in Europa fino al XVII secolo.

Il temine non va confuso con meridiana, la quale  si riferisce ai quadranti che indicano solo il mezzogiorno.

In generale, ci sono diversi tipi e forme di orologi solari; i più comuni sono quelli disegnati sulle pareti degli edifici, costituiti da una tavola piana (o un disegno) sulla quale cade l’ombra di uno stilo detto gnomone. L’ombra dello gnomone (la sua lunghezza o la punta della sua ombra) è utilizzata per indicare l’ora solare del luogo.

Gli gnomoni si distinguono in:

  •  stilo polare: lo gnomone è parallelo all’asse terrestre e la direzione dell’ombra indica, sul quadrante delle ore, l’ora locale.
  • stilo normale: lo gnomone è perpendicolare alla parete; in tal caso la punta dello gnomone indica l’ora solare del luogo.

Durante il , grazie al movimento apparente del Sole lungo l’eclittica, lo gnomone proietta la sua ombra su un piano come ad esempio è mostrato nell’animazione qui sotto; sul piano è presente una metrica che consente di conoscere l’ora solare, la data e altro.
Nella figura in particolare, lo gnomone è rappresentato su un piano orizzontale.

Esempio di linea d’ombra percorsa dal Sole per uno stilo verticale (in rosso) posto a circa 45° di latitudine. (Clicca per far partire l’animazione) – Fonte Open Source Phisics

Sul piano sono tracciate due famiglie di linee:

  • Una serie di linee convergenti verso la base dello stilo chiamate linee orarie: nei quadranti verticali la linea verticale indica il mezzogiorno vero.
  • Una serie di iperboli che tagliano le linee orarie: ciascuna rappresenta l’arco percorso dall’estremità dell’ombra dello stilo. Ogni linea rappresenta una data del calendario; quella centrale è retta e rappresenta il percorso dell’ombra del Sole nei giorni degli equinozi e si chiama linea equinoziale.

Le due linee estreme (quella superiore ed inferiore) di quest’ultima famiglia sono due iperboli e corrispondono una al solstizio d’estate (quella in basso) e l’altra al solstizio d’inverno (quella in alto). Si chiamano anche le linee solstiziali.

Due parametri fondamentali necessari alla costruzione di una meridiana sono: la latitudine del luogo in cui si trova e quanto è declinante il muro sul quale verrà infisso lo gnomone.

Quest’ultimo parametro rappresenta quanto è inclinato il muro rispetto alla direzione sud: in un quadrante verticale la cui parete volge perfettamente a sud la linea equinoziale sarà orizzontale, altrimenti sarà inclinata tanto più quanto maggiore è l’angolo che il piano fa con la direzione sud. C’è un modo molto semplice per capire in che direzione è declinante il muro, basta guardare la linea equinoziale: se è declinante verso est la linea equinoziale sarà inclinata dall’alto a sinistra verso il basso a destra, altrimenti sarà declinante verso ovest.

La meridiana indica sempre l’ora vera del luogo; per avere l’ora di tempo media (ovvero quella dell’orologio da polso) bisogna applicare l’equazione del tempo ed aggiustare l’ora in base alla DST (Daylight Saving Time) del luogo (se prevista).

L’equazione del tempo a volte è disegnata a lato delle linee orarie e possiede l’andamento seguente:

equazione del tempo

Equazione del tempo per il 2013

Altre volte è disegnata lungo le linee orarie; in tal caso si ottiene una particolare figura chiamata lemniscata (ovvero una equazione del tempo avvolta su se stessa intorno alla linea delle ore); la lemniscata  a cavallo della linea meridiana è il luogo dei punti dove si trova l’ombra dello gnomone del mezzogiorno medio locale.

Per passare al mezzogiorno legale, cioè al mezzogiorno medio del fuso (TMEC), bisogna aggiungere la correzione dovuta alla differenza di longitudine della località dal meridiano centrale del fuso.

Nei quadranti ad ore temporarie le linee orarie vanno tracciate diversamente, a seconda che si tratti di ore italiche o babilonesi.

A mezzogiorno vero, dal rapporto fra la distanza dell’estremità dell’ombra con la base dello stilo e all’altezza dello gnomone dà la massima altezza diurna del Sole (h) in quel luogo.

Vale infatti la seguente formula:

d = h + phi – 90°

dove con d si intende la declinazione del Sole e phi è la latitudine del luogo.

Le ore nel Medioevo

Tutti guardavano di sottecchi il suo posto vuoto a tavola.

Quando fu l’ora di compieta il corteo che si recò in coro pareva una sfilata funebre.

Umberto Eco, “Il nome della rosa”

 “Era l’ora terza quando lo crocifissero”.

Marco 15:25

La divisione della durata del giorno in frazioni ‘uguali’ ha origini antiche; già all’epoca dei babilonesi sia il dì sia la notte era suddivisa in quattro parti, ognuna a sua volta suddivisa in tre ore. Una simile classificazione fu mantenuta anche in epoca romana con i nomi differenti: si avevano cosi per le ore di luce l’ora tertia, sexta, nona e duodecima; mentre per le ore di buio si usavano le vigiliae: ogni momento della notte aveva un nome dedicato: vesper (tramonto), crepusculum (precede la notte), conticinium (notte) e gallicinium (il canto del gallo).

Queste ore, si chiamano ore temporarie: erano funzione della quantità di luce, quindi avevano una durata diversa, secondo le stagioni; solo agli equinozi la durata delle ore diurne equivaleva a quelle delle ore notturne e, ovviamente, dipendevano anche dal luogo in cui ci si trovava (la latitudine).

La suddivisione in ore temporarie rimase in uso per molto tempo e perdurò per tutto il Medioevo e la Chiesa, per motivi liturgici, definì l’inizio del giorno al tramonto del Sole. L’intero processo di regolazione della liturgia delle ore fu disciplinato da San Benedetto (480 – 547) e vennero così definite: (alcuni esempi sono sottolineati nelle frasi in testa all’articolo)

  • matutino (le nostre ore tre in epoca equinoziale)
  • lodi (le nostre ore cinque in epoca equinoziale)
  • terza, sesta e nona
  • vespri (tramonto)
  • compieta (le nostre ore ventuno in epoca equinoziale)
Ore Canoniche

Esempi di ore canoniche per 1 12 mesi dell’anno

Questa classificazione delle ore venne definita ore canoniche, in pratica divide le ore temporarie in gruppi di tre ore ciascuna; tale classificazione rimane in vigore nella recita dei breviari fino alla riforma del 1970.  Durante il Basso Medioevo, con l’aumento degli scambi commerciali, furono introdotte la durata delle ore di ugual durata, dette ore uguali o equinoziali (o moderne); quelle riportate anche dai nostri orologi.

Le ore equinoziali, quando erano contate dal tramonto, furono dette ore italiche (ab occasu), mentre se erano contate dal sorgere del Sole furono dette ore babiloniche/babilonesi (ab ortu).

Meridiana con ore italiche – Tradate (VA)

Meridiana con ore babilonesi – Tradate (VA)

Solo molto più tardi, nel XIX secolo con la dominazione napoleonica, questi modi di conteggiare le ore, furono sostituiti dalle ore francesi, dove il conteggio delle ore parte da mezzanotte.

Meridiana con ore francesi – Lissone (MB)

Fino all’inizio dell’età moderna, cioè con la nascita in Europa del concetto di Stato, le campane annunciavano le ore a ogni quarto d’ora e costituivano l’unico riferimento temporale per l’attività agricola del tempo.

Oltre all’uso diffuso di orologi solari (impropriamente chiamate meridiane) erano usate anche le clessidre per segnare le ore fuori dalla vista di tali orologi (tipicamente di notte); esse erano regolarmente aggiornate e calibrate periodicamente secondo la durata (variabile) del giorno. (continua)

Bibliografia

  • “Il calendario e l’orologio”, Piero Tempesti
  • Foto dell’autore.