Progettazione e Realizzazione Meridiane e Orologi Solari Bartolini Simone - Gnomonista in Firenze

COSTRUZIONE DELL'OROLOGIO SOLARE ORIZZONTALE

E' il pi� semplice e il pi� comune. In passato ne sono stati costruiti un'ampia variet�, a seconda del materiale impiegato e delle dimensioni; variano da quelli di tipo "tascabile" in legno, avorio o argento finemente incisi o intarsiati con lo gnomone costituito da un sottile filo, a le enormi Meridiane costruite nelle Cattedrali, dove lo gnomone � costituito da un foro praticato nel muro (Duomo di Milano, Chiesa di S. Maria degli Angeli a Roma) o nella cupola del Duomo di Firenze, la pi� grande meridiana del Mondo con i suoi 90m di altezza del foro gnomonico, in questi casi non sar� l'ombra a segnare il tempo ma un disco di luce.
Per la realizzazione di una meridiana orizzontale � importante scegliere un luogo che sia illuminato dal sole dal mattino alla sera per il maggior tempo possibile; fate attenzione agli alberi che nel periodo invernale, se privi di foglie, possono trarre in inganno.
Anche in questo caso, come per l'orologio verticale, seguiremo un procedimento grafico per il tracciamento delle linee orarie.
Il disegno pu� essere eseguito a tavolino e poi riportato sul piano dove si vuol rappresentare l'orologio solare. Si pu� fare delle dimensioni che si vuole, ad esempio un cerchio del diametro di 1m o un quadrato di lato 1m.
Elemento indispensabile per la costruzione di un qualsiasi tipo di Orologio Solare � la conoscenza delle coordinate geografiche del luogo ove verr� costruito. Queste si possono ricavare da una carta topografica dell'IGM, oppure da una carta a media scala (1:250.000) con un'approssimazione di qualche primo sessagesimale.
Le fasi di costruzione dell'orologio solare si possono cos� suddividere:
1. Tracciare la linea Meridiana e determinare il centro dell'orologio;
2. Determinare i punti esterni per individuare le linee orarie;
3. Tracciare le linee orarie;
4. Trasporto del disegno sul piano definitivo;
5. Posizione dello stilo o gnomone.
1. Tracciare la linea Meridiana e determinare il centro dell'orologio;
Trovato il foglio della grandezza poco superiore alle dimensioni dell'orologio che si vuol realizzare si traccia una linea AB parallela ad un bordo e distante da questo circa 1/4 del lato del foglio. Dal centro O di questa linea si disegna una retta perpendicolare alla AB, che chiameremo MM' o linea meridiana. Sempre da O tracciare un segmento OD, di lunghezza circa 1/5 del lato del foglio, che forma con la retta AB un angolo pari alla latitudine del luogo (fig.1).
Da D tracciare un segmento perpendicolare a DO, il punto d'incontro con la linea meridiana MM' � il centro C dell'orologio, cio� il punto da cui partono tutte le linee orarie (fig.2).
figura 1			figura 2
2. Determinare i punti esterni per individuare le linee orarie;
Riportare la lunghezza OD sulla linea MM' in direzione opposta a C e determinare il punto E, per cui OD=OE. Tracciare una retta passante per C e parallela alla retta AB; determinare su questa retta i punti F e G in modo che CF=CG=CE, quindi unire i punti F, G con E, se la costruzione � fatta bene i segmenti FE e GE sono perpendicolari tra loro e stanno tutti sul cerchio di centro C (fig.3); i punti di intersezione tra i segmenti FE e GE con la retta AB li chiamiamo rispettivamente L e I, per questi punti tracciamo le rette parallele alla MM' e perpendicolari alla AB chiamandole LK e IH (fig.4).
figura 3			figura 4
3. Tracciare le linee orarie;
A questo punto con centro in F, partendo da FE, tracciamo con l'ausilio di un goniometro 5 archi di cerchio di ampiezza 15� e prolunghiamo questi segmenti fino ad incontrare la retta LK. La stessa operazione la facciamo da G, partendo da GE e prolungando questi segmenti fino ad incontrare la retta IH. Anche con centro in E tracciamo 6 archi di cerchio di ampiezza 15�, partendo da EF e prolungando questi segmenti fino ad incontrare la retta AB (fig.5). Uniamo tutti i punti d'intersezione con il centro C: queste sono le linee orarie. Queste verranno numerate partendo da CE che sar� 12 e procedendo in senso orario in successione con 1, 2, 3 e in senso antiorario con 11, 10, 9; partendo da FC che sar� 6 e procedendo in senso orario in successione con 5, 4, 3 e in senso antiorario con 7 e 8; infine partendo da GC che sar� 6 e procedendo in senso orario in successione con 5, 4 e in senso antiorario con 7, 8, 9 (fig.6). Le linee orarie si possono prolungare fino al bordo del foglio, oppure fino alla cornice che delimita la meridiana stessa.
figura 5			figura 6
4. Trasporto del disegno sul piano definitivo;
La prima cosa da fare � costruire il falso gnomone con del cartone rigido o con del compensato, va realizzato un triangolo avente un angolo pari alla latitudine del luogo, e il lato che appoggia sul piano della lunghezza di circa 15cm; quindi realizziamo con il solito materiale due triangoli rettangoli aventi i cateti di 4-5cm: questi li fissiamo con il nastro adesivo al primo triangolo come rappresentato in fig.7. I due triangoli piccoli avranno la funzione di rendere verticale il falso gnomone sul piano.

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figura 7

Si abbia cura di rendere orizzontale, tramite una livella da muratore, il piano dove si traccer� la meridiana, stendiamoci sopra dei fogli di carta carbone e infine il foglio con il disegno. Si posiziona il falso gnomone in modo che il vertice del triangolo, che sottende l'angolo pari alla latitudine del luogo, coincida con il punto di emanazione di tutte le linee orarie (punto C) e il lato che appoggia sul piano si dispone lungo la linea oraria delle 12, aprendo i due triangoli laterali rendiamo lo gnomone verticale (fig.8).

figura 8

A questo punto dobbiamo trovare la direzione del Nord geografico per orientare la meridiana. Questa operazione la si pu� fare in pi� modi, ve ne propongo due escludendo la bussola.

� Per determinare la direzione del meridiano prendiamo una tavoletta, tracciamo tanti cerchi concentrici e fissiamo nel centro uno stilo verticale ad essa. Segniamo con una matita il punto di intersezione dell'ombra con i vari cerchi, l'estremit� dell'ombra toccher� cerchi sempre pi� piccoli, per poi invertire la tendenza crescendo. Uniamo i punti sulla circonferenza pi� grande e dividiamo in due parti uguali il segmento AB (corda) che li unisce. Tracciamo una retta che partendo dal piede dello stilo passi per il punto centrale della corda prima segnato: questa individua la direzione Nord-Sud con precisione (fig. 9).

figura 9

� Con questo metodo dobbiamo trovare l'ora dell'orologio corrispondente ad un ora solare intera (10, 11, 12, 13, ecc.). Se ad esempio vogliamo trovare l'ora dell'orologio corrispondente alle 11h 00m di ora solare e supponiamo di trovarci il 3 Maggio a Firenze, con la carta topografica leggiamo la longitudine a cui corrisponde una differenza di longitudine Δτ = +15m ; dalla Tab.1 leggiamo E = -3m. A maggio � presente anche l'ora legale estiva, quindi il sole passer� in meridiano alle 12h 12m dell'orologio.

Ora solare 11h 00m Equaz. del tempo -3m Correz. di Fuso +15m Ora estiva 1h   12h 12m al nostro orologio.

Alle ore 12h 12m del nostro orologio non dobbiamo far altro che ruotare il disegno, facendo attenzione che lo gnomone rimanga in posizione, fino a quando l'ombra del falso gnomone coincider� con la linea oraria delle 11h 00m, in questo modo la linea oraria delle 12 assume la direzione Nord - Sud (fig.10).

figura 10

Tab.1

Equazione del tempo

(espressa in minuti e secondi)

Blocchiamo il foglio al piano con del nastro adesivo e ripassiamo tutte le linee che vogliamo riportare sul piano, quindi togliamo il foglio. Se non vogliamo usare la carta carbone possiamo fare dei piccoli fori lungo tutte le linee della meridiana; successivamente strusciamo della polvere di carbone sul foglio in modo che questo lasci le tracce sul piano sottostante tramite i fori praticati sul foglio. La nostra fantasia ci aiuter� a scegliere i colori che pi� ci piacciono per dipingere la meridiana, usando dei colori per esterni adatti al tipo di materiale scelto per l'orologio solare. Se invece desideriamo la meridiana incisa su pietra portiamo il disegno sul foglio da un marmista.

5. Posizione dello stilo o gnomone.

Una volta scelta la forma dello gnomone facciamo una sagoma di cartone e portiamola da un fabbro perch� ci possa tagliare un pezzo di ferro, o di lamiera zingata, o di ottone e facciamoci saldare due perni nella parte che appoggia al piano (fig.11), questi serviranno per murare lo gnomone alla meridiana.

figura 11

Pratichiamo due fori verticali sul piano, lungo la linea oraria delle 12, in modo che il vertice dello gnomone che appoggia sul piano coincida con il punto di emanazione delle linee orarie. Dopo aver messo un po' di cemento dentro i fori inseriamo i perni dello gnomone e assicuriamoci tramite una squadretta che questo risulti perfettamente verticale.

La vostra meridiana � ora funzionante, ricordatevi per� che ci leggerete l'ora solare. Se volete arrivare all'ora dell'orologio dovete apportare il correttivo fisso (Δτ), e il correttivo (E) che varia in funzione del giorno, che potete leggere sulla Tab.1 (vedi es. su "CENNI DI ASTRONOMIA").