LE BASI DEI QUADRANTI SOLARI
I MOVIMENTI DELLA TERRA E DEL SOLE
A
questo punto dobbiamo esaminare i movimenti della rotazione giornaliera
della
Terra attorno al suo asse e di quella annua attorno al Sole,
ricordandoci però
che noi, convenzionalmente, considereremo invece ferma la Terra e il
Sole che si
muove attorno ad essa.
In
una prima fase supporremo poi di trovarci in una certa posizione P
sulla
superficie della Terra e costantemente, cioè tutti i giorni dell’anno,
in una
situazione astronomica che si verifica di fatto solo in due giorni di
esso, e
cioè in quelli degli equinozi di primavera e di autunno quando il Sole
sorge
sul nostro orizzonte esattamente a est e tramonta a ovest, percorrendo
durante
il giorno il cerchio dell’equatore celeste (vedi la fig. 1.5a).  Dopo essere
sorto il Sole va aumentando gradualmente la sua altezza nel cielo,
altezza che
diventa massima quando passa per il meridiano per annullarsi nuovamente
al
tramonto. Corrispondentemente il suo azimut passa da 90° est a 0° (
quando il
sole è sul meridiano), per terminare al tramonto a 90° ovest.
Una
sezione della superficie terrestre eseguita secondo il piano meridiano,
(vedi la
fig. 1.5b) mostra che la massima altezza del Sole sull’orizzonte è pari
a 90°
meno la latitudine del luogo. Per esempio alla latitudine di 40°
l’altezza
del sole a mezzogiorno è di 50° (90°-40°).
 Ritornando
ora alla figura 1.5a, possiamo introdurre una terza coordinata celeste
del Sole
dopo la declinazione e l’ascensione retta di cui abbiamo parlato in
precedenza. Prendendo ad esempio come riferimento le posizioni del Sole
nel suo
percorso pomeridiano, possiamo individuare l’angolo formato con il
piano
meridiano locale, da considerare come piano “origine” della località,
dal
piano, inclinato nel cielo, che, oltre a contenere il Sole, passa per
l’asse
celeste/terrestre. Questo angolo diventa nel corso del pomeriggio
sempre più
grande, passando da 0° quando il Sole è sul piano meridiano a 90°
quando il
Sole tramonta ad ovest. Esso è detto “angolo orario”, ha notevoli
analogie
con la coordinata celeste ascensione retta del Sole, e riveste
particolare
importanza per la comprensione del funzionamento dei quadranti solari.
Se
dividiamo il cerchio del piano equatoriale celeste in 24 spicchi di 15°
ciascuno, e assumiamo poi come semiretta origine fissa la direzione
opposta a
quella nella quale si trova il Sole quando passa per il meridiano
locale,
abbiamo ritrovato nel cielo quel particolare sistema di coordinate
polari
costituito dal nostro orologio da polso semplificato di cui abbiamo
parlato in
precedenza: così il Sole sorge alle 6 a est, culmina nel cielo alle 12
e cioè
a mezzogiorno (dal latino meridies) e tramonta alle 18 a ovest. In
particolare
nella figura 1.5a sono state riportate, come esempio, le ore 15
pomeridiane.
Le
ore della notte, dalle 18 alle 24 (la mezzanotte, origine della
semiretta fissa
dell’orologio) e poi ancora dalle 0 alle 6, non sono segnate da questo
grande
quadrante astronomico semplicemente perché la lancetta, il Sole,
scompare sotto
l’orizzonte.
In
verità questo orologio del cielo è nato molto prima di quello che sta
al
nostro polso, ma certamente molti
di noi non hanno mai avuto coscienza e consapevolezza di come abbia
avuto
origine il nostro attuale sistema di misurare il tempo, sistema nel
quale con il
termine “ora” si intende il tempo impiegato dal Sole a spostarsi nel
cielo
di un “angolo orari” di 15°.
Passiamo
ora a considerare, in una seconda fase, i più complessi movimenti
effettivi del
Sole attorno alla Terra, sempre artificialmente immaginata ferma,
movimenti così
riassumibili:
-
Il Sole gira attorno alla Terra in un
giorno di 24 ore.
-
Il Sole, girando attorno alla Terra,
non percorre sempre l’equatore celeste, ma cerchi di declinazione
celesti, paralleli per definizione a detto equatore, che variano di
giorno in giorno. Esso si sposta così gradualmente, rispetto allo
sfondo costituito dalla sfera celeste e dalle sue stelle fisse,
percorrendo un particolare cerchio massimo celeste denominato
“eclittica” e spostandosi sullo stesso di circa un grado al giorno.  Il Sole percorre
l’intero cerchio in 365 giorni e circa 6 ore e questo periodo di tempo
è chiamato “anno”. (vedi la fig. 1.5c).
-
Il cerchio celeste dell’eclittica è
inclinato rispetto a quello dell’equatore di circa 23,5°, in modo che
il Sole assume nel corso dell’anno declinazioni variabili fra i +23,5°
e –23,5°.
In
dettaglio il percorso annuo del Sole lungo il cerchio dell’eclittica si
immagina iniziare in senso antiorario nel punto di incontro del cerchio
dell’eclittica con quello dell’equatore celeste, detto punto Gamma, o
primo
punto dell’Ariete, di cui abbiamo già parlato come punto di origine
della
coordinata celeste ascensione retta. Detto percorso è stato poi
suddiviso dagli
antichi in dodici settori circolari di 30° ciascuno, (vedi la fig.
1.5d),
contraddistinti con i nomi delle costellazioni, detti anche segni
zodiacali,
attraverso le quali il Sole appare muoversi nel cielo nel corso
dell’anno.
In
particolare il Sole:
-
Durante un periodo dell’anno
denominato primavera, attraverso i segni dell’ariete, toro e gemelli,
aumenta gradualmente la sua declinazione da 0° a 23,5° dal giorno
dell’equinozio di primavera a quello del solstizio d’estate.
-
Durante l’estate, attraverso i segni
del cancro, leone e vergine, diminuisce la declinazione da 23,5° a 0°
dal solstizio d’estate all’equinozio d’autunno.
-
Durante l’autunno, attraverso i segni
della bilancia, scorpione e sagittario, continua a ridurre la sua
declinazione da 0° a -23,5° dall’equinozio di autunno al solstizio
d’inverno.
-
Durante l’inverno, attraverso i segni
del capricorno, acquario e pesci, ritorna ad aumentare la declinazione
da -23,5° a 0° dal solstizio di inverno all’equinozio di primavera.
Da
notare che il giorno del solstizio d’estate è quello nel quale la
declinazione del Sole, in continuo anche se sempre minore incremento
con
l’avanzare della primavera, cessa di aumentare per cominciare a
diminuire. Il
Sole sembra pertanto fermarsi (o stare) nel suo percorso contro la
volta del
cielo e da ciò deriva appunto il nome del solstizio (il sole sta, si
intende,
fermo nel cielo).  Fenomeno opposto si osserva al solstizio d’inverno con
declinazione del Sole che cessa di diminuire per ricominciare ad
aumentare.
Sempre
nella figura 1.5d è riportata l’indicazione della declinazione del Sole
in
corrispondenza dei giorni nei quali il Sole entra nei vari segni
zodiacali.
Passando
ora a quanto avviene durante un intero anno sulla sfera celeste locale
ritroveremo ancora nel cielo l’orologio solare di cui abbiamo parlato
in
precedenza (vedi la fig. 1.5e) anche se spostato parallelamente a se
stesso al
di qua e al di là del piano equatoriale, in cui lo avevamo individuato
nel
corso della prima fase.
Corrispondentemente
vedremo il Sole:
-
Al solstizio d’estate e alle nostre
latitudini, sorgere e tramontare con azimut superiori a 90°
rispettivamente a nord-est e nord-ovest, con durata del giorno
superiore a 12 ore. L’orologio celeste, molto alto nel cielo, farà
vedere anche le 4 e le 5 del mattino e le 19 e 20 della sera.
-
Agli equinozi di primavera e autunno,
come già visto, sorgere e tramontare esattamente a est e ovest con
durate eguali del giorno e della notte (e da tale fatto deriva il suo
nome).
-
Al solstizio d’inverno, sorgere e
tramontare con azimut inferiori a 90° rispettivamente verso sud-est e
sud-ovest con durata del giorno inferiore a 12 ore. L’orologio celeste
emerge sempre meno sopra l’orizzonte nascondendo ad esempio le 7 e 8
del mattino e le 16 e 17 del pomeriggio.
Una
sezione della superficie terrestre e celeste eseguita sul piano
meridiano (vedi
la fig. 1.5f), mostra che la massima altezza del Sole sull’orizzonte è
pari,
al solstizio d’estate, a 90° meno la latitudine locale più 23,5°, e, al
solstizio di inverno, a 90° meno la latitudine locale meno 23,5°. Per
esempio
alla latitudine di 40° l’altezza del Sole a mezzogiorno è di 73,5°
(90°-40°+23,5°)
al solstizio d’estate, e di 26,5° (90°-40°-23,5°) al solstizio
d’inverno.
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LE BASI DEI QUADRANTI SOLARI
Le coordinate per la misura del tempo
Il nostro orologio: un sistema di coordinate polari
Le coordinate terrestri e celesti
Le coordinate locali
I movimenti della Terra e del
Sole
L'ora solare e l'ora dell'orologio
Un pò di storia: i vari tipi di sistemi orari
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