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
Un’ antica meridiana graduata: lo
“scafio”
Il Sole e le stagioni
Estate
Il dì è più
lungo
La notte si
allunga
Equinozio
d’Autunno
Dì = notte
La notte si
allunga
Autunno
La notte è più
lunga
La notte si
allunga
Il Sole sorge
a Nord – Est
e tramonta a
Nord - Ovest
Il Sole sorge
ad Est e
tramonta ad
Ovest
Il Sole sorge
a Sud – Est e
tramonta a
Sud – Ovest
Solstizio d’estate
Equinozi
Solstizio d’inverno
Il ruolo delle ombre nella conoscenza
del mondo
1. Le ombre somigliano agli oggetti che le producono
2. 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).
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).
La retta equinoziale
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.
Equinozi e latitudine: il “Plinto” di Tolomeo
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.
