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Il Sole per orologio - Come si legge una meridiana - Le linee delle ore

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PRINCIPIO TEORICO di BASE

       Come noto, la Terra compie un giro completo attorno al proprio asse in un periodo di tempo costante di 23 ore 56 minuti e 4 secondi, indicato come giorno sidereo.
      La conseguenza più immediata per noi osservatori è la rotazione apparente di tutta la volta celeste con i suoi astri, Sole compreso e Stella Polare (relativamente) esclusa, attorno al nostro pianeta con una ampiezza di 15° ogni ora.
       Lo spostamento apparente del Sole può essere ben rivelato dalla posizione assunta dall'ombra di uno stilo diretto alla Stella (stilo polare) prodotta su di un piano parallelo
all'equatore terrestre (o celeste). Queste ombre nel loro insieme compongono il grafico orario del più semplice orologio solare ovvero della meridiana equinoziale (o equatoriale).

      Nel caso più frequente di quadranti orizzontali, verticali o comunque orientati ed inclinati, le linee delle ore risultano dalla intersezione tra la superficie del quadrante ed i piani orari del Sole distanziati, appunto, di 15°.

Le ore segnate dal Sole

"Macchè meridiane ... tanto nessuna segna l'ora giusta".

Spesso si sente ripetere sconsolatamente questa frase. Ma non è così!

Le meridiane e gli orologi solari segnano per lo più le ore del TEMPO VERO SOLARE, cioè quello che ha come riferimento il GIORNO VERO mentre il comune orologio da polso indica il TEMPO MEDIO o TEMPO CIVILE che si basa sul GIORNO MEDIO convenzionale.
Le sfasature giornaliere tra i due orari per le località della nostra Penisola possono arrivare fino a parecchi minuti. Tuttavia anche le meridiane possono indicare il TEMPO MEDIO.

Ma vediamo più in dettaglio e con un pò di ... pazienza.

TEMPO VERO LOCALE (T.V.L.). E' il tempo comunemente riportato sulle meridiane e si basa sul GIORNO SOLARE VERO. Questo intervallo è definito come "il tempo che intercorre tra due passaggi consecutivi del Sole sullo stesso meridiano nel suo apparente moto diurno da est verso ovest" .
         Il GIORNO SOLARE VERO, per motivi legati all'orbita di rivoluzione terrestre, ellittica e non circolare, ed all'inclinazione dell'asse di rotazione, ha una durata che non è sempre di 24 ore esatte, ma variabile giornalmente.
         Il TEMPO VERO LOCALE è riferito, al meridiano del sito di ubicazione della meridiana. Visto che il Sole nel suo moto apparente giornaliero attorno alla Terra va avanti "di continuo" culminando ad ogni istante su luoghi geograficamente sempre diversi ne consegue che solo gli improbabili orologi solari allineati sullo stesso meridiano dell’intera superficie terrestre segneranno ad un determinato istante del giorno lo stesso orario mentre in tutti gli altri casi ogni località avrà la propria "ora solare locale". Dal momento che il nostro astro viene da est si verificherà, per esempio, che una meridiana sita a Padova (long. 11°52’ est di Greenwich) segnerà le stesse ore alcuni istanti prima (differenza calcolata di circa 6 min. 35 sec.) rispetto ad un'altra posta a Brescia (long. 10°15’ est di Greenwich), pur trovandosi le due località sullo stesso fuso orario.
      Le linee orarie degli orologi solari su superficie piana con questo tipo di tempo sono dei segmenti e la principale è quella delle ore 12 , detta "linea meridiana o linea del mezzogiorno vero locale".

TEMPO VERO del MERIDIANO del FUSO ORARIO (nel nostro caso T.V.E.C.). E' il tempo riportato spesso sulle meridiane di recente realizzazione al fine di limitare le differenze col TEMPO CIVILE, attualmente usato dai comuni orologi non solari.

Si basa anche questo sul GIORNO SOLARE VERO ma il meridiano di riferimento non è più il locale ma il centrale del fuso orario,ovvero, per noi, il meridiano dell'Europa Centrale (o meridiano dell'Etna-Termoli) di long.15° est di    Greenwich.
       Il quadro grafico è simile al precedente,con tanto di linee orarie rette. Insomma, per semplificare, è come se gli orologi solari presenti sulle varie località del nostro fuso si fossero idealmente tutti allineati, pur mantenendo la loro diversa latitudine, sul meridiano dell'Europa Centrale, riconosciuto come proprio.
     Lo sfasamento tra il TEMPO VERO del FUSO ORARIO ed il TEMPO VERO LOCALE viene indicato come costante locale o correzione in longitudine C e sarà positivo per le località poste ad ovest del meridiano centrale del fuso e negativo per quelle ad est. Nel primo caso significa che il Sole prima culmina sul meridiano centrale e poi, dopo un arco temporale pari, appunto, al valore della costante, su quello locale (vedere figura a fianco) con la conseguenza di un TEMPO VERO LOCALE inferiore rispetto al TEMPO VERO del FUSO (per noi T.V.E.C.) . Per le località poste ad est del meridiano centrale,invece, sarà il TEMPO VERO DEL FUSO (per noi T.V.E.C.) ad essere inferiore al TEMPO VERO LOCALE.

Formule di calcolo:

T.V.E.C. = T.V.L. + C per località ad ovest del meridiano dell'Europa Centrale: C positiva --> T.V.E.C. > T.V.L
per località ad est del meridiano dell'Europa Centrale: C negativa --> T.V.E.C. <T.V.L

C = Δλ X valori di tempo corrispondente

dove:
C = costante locale o correzione in longitudine
λ = valore di longitudine
Δλ = λ _{meridiano fuso} – λ _locale + per località ad ovest del meridiano centrale del fuso
- per località ad est del meridiano centrale del fuso

Valori di tempo corrispondente:

unità di angolo	tempo corrispondente
1°	4^m
1'	4^s
1"	1/15 di sec.= 0,067di sec

☻ Località ad ovest del meridiano centrale del fuso: calcolo per Verona – Torre dei Lamberti - long. 10°59'51"est di Greenwich
--> il Sole prima culmina sul meridiano dell’Etna (T.V.E.C.) e dopo 16^m00^s su quello locale (T.V.L.)

C = (15° - 10°59'51") X valori di tempo corrispondente   = 04°00'09" X valori di tempo corrispondente
                                       04° X *4^m= 16^m 00' X *4^s= 00^s
                                                                                 09" X * 0,067^s = 0,603^s≈ 00^s = 16^m+ 00^s+ 00^s= + 16^m00^s

☻ Località ad est del meridiano centrale del fuso: calcolo per Bari - Piazza Aldo Moro - long. 16° 52’ 08” est di Greenwich
--> il Sole prima culmina sul meridiano locale (T.V.L.) e dopo 07^m28^s su quello dell’Etna (T.V.E.C.)

C = (15° - 16°52'08")X valori di tempo corrispondente = - 01°52'08" X valori di tempo corrispondente
- 1° X *4^m = - 04 ^m - 52' X *4^s= - 208^s= - 03^m28^s
- 08" X * 0,067 = - 0,56^s≈ 00^s= - ( 04^m+03^m28^s+00^s) = - 07^m28^s

TEMPO MEDIO. E' il tempo tipico dei comuni orologi non solari ed ha come riferimento il GIORNO MEDIO ovvero un intervallo di tempo artificiale di 24 ore esatte e costanti, media delle durate dei 365 giorni solari veri.
Le disuguaglianze di durata del GIORNO MEDIO rispetto a quella dei GIORNI SOLARI VERI si traducono in differenze tra l'ora vera solare e l'ora media artificiale variabili di giorno in giorno e note come equazione del tempo Et (vedere tabella a fianco).

   Il TEMPO MEDIO può avere come riferimento il meridiano locale (TEMPO MEDIO LOCALE o T.M.L.) oppure quello del fuso orario, ovvero per noi il già citato meridiano dell' Europa Centrale (TEMPO MEDIO dell' EUROPA CENTRALE o T.M.E.C. o TEMPO CIVILE).
    Quest'ultimo tipo di tempo, con la sua variante della aggiuntiva ora legale estiva, è il sistema orario attualmente in uso.
     Voglio controllare se la meridiana segna davvero “giusto” con il mio orologio da polso alla mano? Osservando linee del TEMPO VERO del FUSO ORARIO e del TEMPO VERO LOCALE non farò altro che usare le seguenti formule:

T.M.E.C =. T.V.L + Et + C +1 (se vige l'ora legale estiva)
T.M.E.C. = T.V.L + Et + C (se non vige l'ora legale estiva)

oppure

T.M.E.C. = T.V.E.C. + Et +1 (se vige l'ora legale estiva)
T.M.E.C. = T.V.E.C. + Et (se non vige l'ora legale estiva

formule inverse:

T.V.L. = T.M.E.C. - Et - C -1 (se vige l'ora legale estiva)
T.V.L. = T.M.E.C - Et - C (se non vige l'ora legale estiva)

T.V.E.C. = T.M.E.C. - Et -1 (se vige l'ora legale estiva)
T.V.E.C. = T.M.E.C. - Et (se non vige l'ora legale estiva

dove:
T.V.L.     = Tempo vero locale
T.V.E.C. = Tempo vero dell'Europa centrale
Et           = equazione del tempo
C            = costante locale o correzione in longitudine

☻ Esempio di calcolo del T.M.E.C. per Verona – Torre dei Lamberti   long. 10°59'51" est di Greenwich (C = 16^m 00^s)

     * data 12 febbraio (Et = 14^m20^s)
alle ore 10 del T.V.L. (meridiana) si avrà:                     T.M.E.C. = 10^h + (+14^m20^s) + (+ 16^m00^s) = 10^h30^m20^s
alle ore 10 del T.V.E.C. (meridiana) si avrà:              T.M.E.C. = 10^h + (+14^m20^s) = 10^h14^m20^s

* data 19 settembre (Et = - 06^m20^s)
alle ore 10 del T.V.L (meridiana) si avrà: T.M.E.C. = 10^h + (-06^m20^s) + (+ 16^m00^s) + 1^h = 11^h09^m40^s
alle ore 10 del T.V.E.C (meridiana) T.M.E.C. = 10^h + (-06^m20^s) + 1^h = 10^h53^m40^s

☻ Esempio di calcolo del T.M.E.C. per Bari – Piazza Aldo Moro long. 16°52'08" est di Greenwich (C = - 07^m28^s)

* data 12 febbraio (Et = 14^m20^s)
alle ore 10 del T.V.L (meridiana) si avrà: T.M.E.C. = 10^h + (+14^m20^s) + (- 07^m28^s) = 10^h06^m52^s
alle ore 10 del T.V.E.C. (meridiana) si avrà: T.M.E.C. = 10^h + (+14^m20^s) = 10^h14^m20^s

* data 19 settembre (Et = - 06^m20^s)
alle ore 10 del T.V.L (meridiana) si avrà: T.M.E.C. = 10^h + (-06^m20^s) + (- 07^m28^s) + 1^h = 10^h46^m12^s
alle ore 10 del T.V.E.C (meridiana) T.M.E.C.. = 10^h + (-06^m20^s) + 1^h = 10^h53^m40^s

Come strumenti con tocco di modernità si stanno diffondendo le meridiane a TEMPO CIVILE.
Queste presentano le originali linee orarie a forma di "curve ad 8" (lemniscate o analemmi) che rappresentano le posizioni del Sole alla stessa ora durante l'anno sulla volta celeste e che ben materializzano l’insieme degli anticipi e dei ritardi del Sole ad una determinata ora civile rappresentati dalla citata equazione del tempo.
Un originale espediente è quello di realizzare una coppia di meridiane ciascuna con linee orarie lemniscate dimezzate: una sarà letta nel periodo che va dal solstizio estivo a quello invernale e l' altra nella parte rimanente dell' anno.

Nella figura a sinistra vengono riportate le posizioni del Sole durante l'anno dalle ore 12 del tempo civile per località situate sul meridiano dell' Europa Centrale dove C = 0. Come si vede bene a quell'ora il Sole solo per pochi giorni all'anno si trova in posizione di culminazione mentre per tutti gli altri è in anticipo o in ritardo rispetto all' ora civile: le sue posizioni nel cielo tradotte sul quadro orario formano la linea curva lemniscata!

PER SAPERNE DI PIU' sull'argomento clik su: RETE DI ERATOSTENE

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