Come costruire un orologio e una bussola solare
La bussola solare/orologio solare e come costruirli.
Per gentile cortesia del Prof. Enrico Maddalena
Che l’orientamento abbia a che fare con il Sole, è cosa nota. Orientarsi significa letteralmente “trovare l’oriente” e nella cartografia antica il lato superiore delle carte non era riferito al nord ma all’ est.
L’ idea di una bussola solare è di G. Fantoni e, come tutte le idee geniali, è molto semplice.
Il principio:
Un orologio solare azimutale (comunemente ma impropriamente chiamato meridiana) funziona se viene orientato con precisione a nord. Allora l’ombra gettata dallo stilo sul quadrante segna esattamente l’ora.
Capovolgendo il procedimento possiamo affermare che, se ruotiamo il quadrante della “meridiana” fino a far segnare all’ ombra dello stilo la stessa ora del nostro orologio da polso, questa punterà esattamente a nord, funzionando da bussola!
Descrizione:
La bussola solare che ho calcolato e disegnato per la latitudine di Avezzano, non è che un orologio solare azimutale, la cui apparente complessità del disegno non deve spaventare:
I tratti di circonferenza che han tutti come centro il centro dell’ago, sono relativi all’ inizio ed alla fine dei dodici mesi (abbreviati all’ iniziale). Le linee sinuose che invece attraversano questi tratti, sono relative alle diverse ore del giorno. Le frazioni di ora possono essere stimate facilmente così come possono essere stimate le date intermedie.
Uso come bussola solare:
Immaginiamo di essere alle ore 10.30 del 2° giugno. Individuiamo sul diagramma il punto “a” d’intersezione della linea d’ inizio del mese di giugno con quella delle ore 10.30.
Ruotiamo il tutto fino a che l’allineamento fra il punto “a” ed il centro “b” dello strumento punti in direzione del Sole (o l’ombra di un bastoncino posto verticalmente in “b” passi per “a”): la freccia di direzione dello strumento punterà sul nord geografico.
Uso come orologio solare:
Orientiamo la meridiana al nord geografico ed automaticamente l’ombra del bastoncino segnerà, sul tratto di circonferenza relativo alla data in corso, l’ora.
Approfondimento:
Esiste una differenza fra l’ora solare (quella marcata dal moto apparente del Sole sulla sfera celeste) e l’ora media che segna l’orologio da polso, in dipendenza della diversa velocità di rivoluzione della Terra intorno al Sole (2° legge di Keplero). Di tale differenza, variabile nel corso dell’anno fino ad un massimo di sedici minuti e che costituisce la cosiddetta “equazione del tempo”, ho tenuto conto nel calcolo e nel disegno della bussola solare, per cui non ci interessa più di tanto.
Nel calcolo di un orologio solare occorre tener conto della latitudine e, se si vuole una corrispondenza esatta con l’ora dell’orologio da polso, anche della longitudine poiché quest’ ultimo è regolato sulla longitudine del meridiano centrale del fuso. Uno strumento di tal genere funziona esattamente quindi per la località per la quale è stato calcolato.
Tuttavia:
La differenza di latitudine è ai nostri fini praticamente trascurabile poiché, se ad esempio uno strumento calcolato per Trento venisse usato a Bari, l’errore di azimut sarebbe praticamente inavvertibile nelle ore centrali della giornata (qualche decimo di grado) e salirebbe a qualche grado nelle prime ed ultime ore, con un massimo nel solstizio estivo. Tenete conto che con una delle nostre bussole magnetiche l’errore medio di lettura si aggira sui 3-4 gradi!
La differenza di longitudine incide maggiormente, ma sempre in maniera non critica. Si tratta in conclusione di uno strumento simpatico che può costituire uno spunto didatticamente utile, collegando orienteering, misura del tempo e astronomia.
Come costruirlo
Stampate questa immagine.
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Puoi scaricare qui il filmato con le spiegazioni
Potete tenerla nel portafoglio: è un pezzo di carta, ma è anche una bussola.
Funziona così: Un orologio solare azimutale funziona se viene orientato con precisione a Nord: allora l’ombra gettata dallo stilo sul quadrante segna esattamente l’ora.
Capovolgendo il procedimento possiamo affermare che, se ruotiamo il quadrante della “meridiana” fino a far segnare all’ ombra dello stilo la stessa ora del nostro orologio da polso, questa punterà esattamente a Nord, funzionando da bussola! (L’idea è di Girolamo Fantoni)
Procedimento:
Poniamo sul centro del quadrante uno stilo (bastoncino sottile e diritto).
Il quadrante deve essere posto in orizzontale e lo stilo deve essere perfettamente verticale. Ruotiamo il tutto fino a che l’ombra dello stilo passi per l’intersezione fra il tratto di circonferenza che indica il mese e la linea sinuosa che indica l’ora (i tratti di circonferenza indicano l’inizio e la fine dei mesi. Per i giorni intermedi e per le frazioni di ora, si esegue una interpolazione).
A questo punto, la freccia rossa indica con ottima precisione il Nord geografico (l’accordo con una bussola può non essere perfetto, perché quest’ultima segna il Nord magnetico).
In mancanza di uno stilo, l’allineamento può essere fatto a vista.
È un sistema molto più preciso del più noto ma grossolano “metodo dell’orologio”.
Orientando a Nord il quadrante, potremo leggervi l’ora.
