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Istituto Tecnico Nautico "ARTIGLIO" - Viareggio


  Gli Orologi Solari nelle Scuole Italiane
Panorama Nazionale


COME COSTRUIRE UN OROLOGIO SOLARE VERTICALE

Il primo elemento che occorre prendere in esame per la costruzione di un quadrante verticale � la declinazione della parete sulla quale dovr� essere posizionato.
Esso � l'angolo che la traccia orizzontale della parete forma con la traccia della direzione Est-Ovest, oppure l'angolo formato dalla perpendicolare alla parete con la direzone Sud del meridiano geografico.
Per convenzione l'angolo assume valori positivi quando la faccia della parete guarda verso Ovest, negativi verso Est (come nella figura a destra, ove � riportata la traccia orizzontale di una parete rispetto ai punti cardinali). L'angolo si conta da O� a 180�; in quest'ultimo caso vuol dire che la parete � esposta esattamente a Nord: � la condizione peggiore per costruire una meridiana verticale ma non significa che non si possa fare, vuol dire che funzioner� in un arco limitatissimo di tempo e non per tutto l'anno, ma si pu� comunque fare. La condizione migliore � quella in cui la declinazione � zero, e cio� la parete guarda esattamente a Sud.

Per misurare la declinazione esistono diversi metodi.
Ad esempio si pu� piazzare sulla parete un bastoncino della lunghezza di 10-15 cm in modo che sia rigorosamente perpendicolare all'intonaco e misurare (come in figura a fianco) la distanza orizzontale dell'estremit� dell'ombra dal piede del bastoncino.
In questa maniera in realt� si misura l'angolo che la parete forma con i raggi del Sole; calcolando per tale istante l'azimuth del Sole si arriva a determinare l'orientamento della parete e dunque la sua declinazione.
La tabella sottostante consente di calcolare la declinazione di una parete inserendo la lunghezza del bastoncino (chiamato ortostilo), la lunghezza orizzontale dell'ombra, latitudine e longitudine del luogo e l'istante esatto di osservazione.
Quello che si ottiene � l'angolo di declinazione, completo di segno.
Occorre avere l'accortezza di inserire la distanza orizzontale con il segno negativo se l'ombra � alla destra dell'ortostilo, positivo se a sinistra.
I dati che trovate gi� inseriti sono casuali e servono solo come riferimento al formato con cui i valori devono essere inseriti.
Attenzione; non esistono sofisticati controlli di accettazione dei dati. Ad es. potete inserire latitudini superiori a 90�, giorni superiori a 31, mesi oltre il dodicesimo ecc.
Naturalmente in questi casi otterrete valori sballati.
Verificate sempre che i valori inseriti siano corretti e coerenti.


Calcolo della declinazione di una parete
Inserisci i seguenti dati:
Lunghezza ortostilo: (millimetri)
Lunghezza orizzontale ombra: (millimetri) negativa se a destra dello stilo, positiva se a sinistra
Data: Giorno: Mese: Anno:
Orario dell'osservazione: Ore: Minuti: Secondi:
Localit� Latitudine: Longitudine:
Ora Invernale Ora Estiva
Declinazione gnomonica della parete:
Trascuriamo il problema della verticalit� della parete e diamo per scontato che la parete sia esattamente a piombo.
In realt� occorrerebbe anche misurare l'eventuale angolo di inclinazione ma il pi� delle volte le pareti non pongono questo problema. Possono esserci lievi discrepanze dovute alla irregolarit� dell'intonaco ma si possono tranquillamente trascurare. Nel caso si utilizzasse una parete fortemente inclinata � ovvio che il problema va affrontato, ma qui si ricade in un caso diverso, quello appunto della meridiana genericamente inclinata e che esula da questo contesto.

A questo punto abbiamo tutti gli elementi per calcolarci il nostro orologio solare.
Adesso inserite i dati richiesti nelle caselle sottostanti e vedrete come si presenter� la vostra meridiana, una volta completata.
La linea orizzontale tratteggiata azzurra corrisponde all'orizzonte della meridiana.Tutto quello che � al di sotto di esso sar� illuminato dal Sole, ci� che � sopra sar� sempre in ombra.
Sono riportate le linee orarie e le curve diurne anche se non utili ed in ombra al solo scopo di completezza del quadrante e per un migliore impatto estetico.
E' possibile inserire anche una data particolare (giorno/mese) da ricordare e che � rappresentata dalla curva di colore blu.
Premendo sul pulsante "tabella" si otterranno tutti i dati numerici per costruire lo gnomone a forma di triangolo, tracciare le linee orarie e tutte le curve diurne di declinazione, compresa quella per la data personalizzata.
Se modificate qualche dato in ingresso, ricordate di premere il pulsante "grafico" o "tabella" per vedere i risultati aggiornati.

Nota: Il fuso orario utilizzato per il calcolo della correzione del fuso � 15� Est. Se si vuole una meridiana "a tempo vero locale" va inserito come Longitudine il valore 15, indipendentemente dal valore effettivo della Longitudine del luogo. In questo caso si noter� che la linea oraria delle ore 12 sar� sempre verticale, qualunque sia la declinazione della parete. E' questo il tipo di meridiana antica, che non tiene conto della moderna introduzione dei fusi orari.
Se si inserisce la Longitudine effettiva del luogo, il programma calcola la correzione per il fuso orario e fornisce una meridiana "a tempo vero del fuso invernale". In questo caso la linea delle ore 12 � pi� o meno spostata a sinistra, o a destra, della linea verticale passante per l'origine dello gnomone.
Questa meridiana, che in antichit� non esisteva e che da alcuni oggi � considerata una aberrazione, ha il vantaggio di tener conto dell'ora del fuso, cos� come fanno i nostri orologi moderni. L'ora indicata dalla meridiana � quindi pi� vicina a quella degli orologi e un confronto immediato non lascia interdetto l'osservatore inesperto che � convinto che una meridiana debba indicare la stessa ora degli orologi comuni e quando si accorge che spesso la differenza � notevole, ne da la colpa a chi la meridiana l'ha costruita.
Se vogliamo, questo tipo di meridiana � una concessione all'ignoranza, alla praticit� e alla modernit�. Per inciso � il tipo che io preferisco.
Voi, sceglietevi da soli il tipo che pi� vi aggrada.
Atenzione, per�. Nel calcolo della declinazione della parete la Longitudine deve essere quella effettiva del luogo.

Vediamo adesso come utilizzare i dati forniti dalla tabella.

GNOMONE
Tralasciamo le diverse modalit� di realizzazione di uno gnomone proponendo il tipo pi� facile da realizzare: un semplice triangolo rettangolo che potrete realizzare con del lamierino. Le misure dei due cateti A e B sono quelle riportate in tabella; se ben realizzato, l'angolo alfa fra ipotenusa e lato A deve corrispondere al valore indicato.
Le misure dei lati sono funzione della lunghezza dello gnomone impostata in tabella e corriponde alla misura dell'ipotenusa del triangolo. Nella tabella � impostato un valore casuale che potrete variare a vostro piacere. Da tale valore dipendono in maniera direttamente porporzionale i valori delle colonne relative alle curve zodiacali.
Maggiore � la lunghezza dello gnomone e pi� ampio sar� il disegno finale; regolatevi di conseguenza. Naturalmente se la lunghezza la intendete in centimetri, anche tutte le altre lunghezze saranno in centimetri; se la intendete in decimetri, otterrete decimetri e cos� via. Andate ora sulla parete dove volete costruire la meridiana; segnate un punto O e fate passare per esso una linea verticale con l'ausilio di un filo a piombo.
A partire dal punto O segnate un'altra linea che formi con la verticale l'angolo beta, avendo cura di portarlo a sinistra se l'angolo ha valore negativo, a destra se positivo.
Poggiate il triangolo-gnomone con il cateto A alla parete in modo da far coincidere esattamene quest'ultimo con la linea inclinata ed il vertice con il punto O. Questa � la posizione che dovr� assumere lo gnomone.
Per fissarlo al muro potete usare un piccolo angolare con dei fori; ne fissate una faccia al triangolo con delle vitine e l'altra alla parete con viti a tassello.


LINEE ORARIE
Togliete momentaneamente lo gnomone, per poter lavorare con pi� semplicit�. Tornerete a fissalo a lavoro ultimato.
Rispetto alla linea verticale, a partire sempre dal punto O riportate gli angoli della colonna intestata Ore.
I valori negativi andrano riportati a sinistra della verticale, i positivi a destra.
Semplice!


CURVE ZODIACALI
Cominciamo dall'inverno che � la curva pi� vicina al punto O. Sulle rispettive linee orarie riportate le distanze della colonna 21/12.
Unite i punti con dei segmenti e otterrete una bella linea curva con la concavit� rivolta in alto (in realt� la otterrete spezzata; star� a voi addolcirla per renderla il pi� possibile ben avviata).
Riportate ora le distanze della altre colonne.
Scoprirete che i punti della colonna 21/3 saranno tutti allineati. In realt� la "curva" equinoziale non � tale ma una semplice linea retta. Potete evitare dunque di tracciare tutti i punti, sar� sufficiente riportarne solo due, meglio se un po' lontani tra di loro e meglio ancora se sono tre, per maggiore sicurezza.
Non preoccupatevi se la linea equinoziale non � orizzontale e le altre curve risultano inclinate. L'entit� ed il verso dell'inclinazione dipendono dall'angolo di declinazione della parete.

  Una volta terminato il tutto, rimontate lo gnomone e godetevi la vostra meridiana.

 


 

Se avete voglia potete aggiungere cornici, sfondi, bordi, motti, sfumature. Non occorre essere artisti e con un po' di pazienza si pu� trasformare un insieme di righe e curve in qualcosa di piacevole, ad esempio...



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A cura di F.Martinelli