Il Cielo ad occhio nudo 2 Sole, Luna e stelle e i primi problemi astronomici dell’uomo nella storia: il Sole e le sue prime osservazioni

L'sservazione del Sole e i primi strumenti astronomici I primi strumenti di osservazione sono elementi del paesaggio fissi che forniscono i punti di riferimento per vedere le variazioni del Cielo Grandi costruzioni a indicare punti particolari dell’orizzonte: i “megaliti” L’osservazione del Sole e le ombre: lo “gnomone”

I Megaliti: antichi osservatori e calendari (Stonehenge)‏

Dalla lunghezza dell’ombra all’altezza del Sole Gnomone Ombra Sole raggio del Sole a a = altezza del Sole

Un’ antica meridiana graduata: lo “scafio”

Il Sole e le stagioni Autunno il dì è più corto della notte la notte si allunga Primavera il dì è più lungo della notte il dì si allunga Estate Inverno Equinozio di autunno dì = notte Equinozio di primavera Solstizio d'Estate dì più lungo Solstizio d'Inverno notte più lunga

Zenit Solstizio d'estate Equinozi Solstizio d'inverno Nord Sud Est Ovest

Solstizio d’estate

Equinozi

Solstizio d’inverno

Il ruolo delle ombre nella conoscenza del mondo Le ombre somigliano agli oggetti che le producono Studiando la relazione tra le forme degli oggetti e quelli delle loro ombre di ricava che queste ultime possono essere generate tracciando delle linee rette che partono dalla fonte luminosa e toccando i bordi dell’oggetto, arrivano ai bordi dell’ombra. La luce si propaga lungo linee rette: i “raggi” di luce.

Orientamento Dall’osservazione delle variazioni annuali dei percorsi del Sole mediante le ombre occorre ricavare una direzione che resta costante (o che si ripete allo stesso modo tutto l’anno): la direzione dell’ombra più corta del giorno è sempre la stessa

 Un metodo pratico per trovare l’esatta direzione del Nord 1) Si pianta per terra uno gnomone verticale e si disegnano tre circonferenze al suolo che hanno tutte come centro la base dello gnomone e raggi di lunghezza rispettivamente metà della parte dello gnomone affiorante dal suolo, uguale ad essa e 2,5 volte essa. 2) Quindi si segue il movimento dell’ombra al mattino (quando il Sole si alza e l’ombra si accorcia) finché la punta non interseca una delle circonferenze segnata a terra passando dall’esterno all’interno del cerchio corrispondente.

3) Poi si segue di nuovo il movimento della punta dell’ombra finché (nel pomeriggio quando l’ombra si allunga) non interseca di nuovo la stessa circonferenza uscendone. A questo punto si congiungono il punto di “entrata” e quello di “uscita” della punta dell’ombra sulla circonferenza tracciata e si trova il punto medio del segmento tracciato. Quindi si congiunge la base dello gnomone con il punto medio trovato e quest’ultimo segmento indicherà la direzione del Nord (l’esattezza della direzione dipenderà dall’accuratezza della costruzione geometrica).

Nord A B .

Uno strumento rivelatore di equinozi: il “cerchio di Ipparco”

Il Cerchio di Ipparco in un giorno qualsiasi

Il Cerchio di Ipparco in un equinozio

Il cerchio di Ipparco mi indica il piano nel quale il Sole gira all’equinozio. Tutti giorni dell’anno il Sole gira nel Cielo su di un piano parallelo a quello del cerchio di Ipparco, per sei mesi sopra e per sei mesi sotto. Se pianto un’asta perpendicolare al piano del cerchio di Ipparco indico la direzione intorno alla quale gira il Sole: che direzione dell’orizzonte indica l’asta così sistemata? Che astro posso trovare la notte vicino a quella direzione? Che cosa mi aspetto che faccia l’ombra dell’asta su di un piano di appoggio che coincide con il piano del cerchio?

Posso così costruire un orologio solare che ha il quadrante sul piano del cerchio e asta (gnomone) perpendicolare ad esso (la “meridiana equatoriale”). Ma devo sapere bene come inclinare il cerchio.

Negli equinozi, quando il Sole si trova sul piano equatoriale, i suoi raggi sono paralleli al piano del cerchio quindi la sua ombra è un segmento (tutto ciò è possibile perché la luce si propaga in linea retta).

Inoltre l’inclinazione del piano equatoriale rispetto al piano dell’orizzonte varia al variare della latitudine; perciò l’inclinazione del cerchio di Ipparco deve variare al variare della latitudine del luogo in cui ci si trova.

Nei giorni degli equinozi l’ombra dello gnomone verticale resta sempre nella stessa direzione sul quadrante del plinto: la misura angolare segnata fornisce la distanza angolare della culminazione del Sole dallo Zenit. Tale misura fornisce la latitudine del luogo.

Le ombre e il tempo: gli orologi solari Gli orologi degli antichi egizi misurano il tempo di giorno dall’osservazione dell’ allungamento e dell’accorciamento delle ombre: se le divisioni dell’orologio hanno la stessa lunghezza le ore risultano diseguali Quando si cominciano ad usare gli angoli si costruiscono orologi solari che usano solo il cambiamento di azimut dell’ombra dello gnomone: il giorno comincia ad essere diviso in 12 ore (caldei e babilonesi) ma le stesse ore risultano diseguali.

Quando, nell’antica Grecia, si riesce a trovare l’equatore celeste (il percorso del Sole agli equinozi) si è in grado di costruire una meridiana equatoriale e a dividere il dì in periodi uguali (le ore)‏

Tracciano la retta equinoziale e con alcune applicazioni di geometria solida (o di trigonometria) si riescono a realizzare le meridiane orizzontali e verticali con lo gnomone rivolto verso il polo celeste.