8 - l`astrolabio

8 - L'ASTROLABIO
L'Astrolabio é uno strumento che ci dà molte informazioni sull'aspetto
del cielo. Oltre a mostrarci cosa vedremo in cielo per ogni giorno
dell'anno e per ogni ora del giorno - e della notte - ci dice anche l'ora
del sorgere e tramontare del Sole e in genere ci permette di fare una
simulazione del movimento della sfera celeste. Lo strumento è molto
semplice, si può fare con due pezzi di cartoncino o di cellofan, e tutti
possono usarlo facilmente, anche chi è digiuno di astronomia. Il
funzionamento dell'Astrolabio si basa sul fatto che il movimento
(apparente) della sfera celeste è il risultato della combinazione dei
movimenti terrestri di Rotazione in un giorno e di Rivoluzione in un
anno: infatti in un disco dobbiamo scegliere il Giorno dell'anno e
sull'altro l'Ora del giorno: facendo coincidere i due punti scelti avremo
la rappresentazione del cielo in quel momento.
L'Astrolabio è uno strumento antichissimo, sicuramente lo usava
Ipparco, un astronomo dell'antica Grecia due secoli prima di Cristo. In
seguito è stato perfezionato ma il principio di funzionamento è sempre
valido perché la Terra da allora ha continuato a muoversi nello stesso
modo. Questo è un astrolabio arabo costruito nel medioevo in ottone
cesellato: quasi un'opera di oreficeria. L'astrolabio è stato per secoli
l'unico strumento usato per calcolare la posizione degli astri, almeno
fino all'invenzione dei regoli logaritmici e delle calcolatrici. A pensarci
bene l'Astrolabio è un regolo calcolatore analogico. Oggi possiamo
usare materiali trasparenti ottenendo una maggiore precisione ad un
costo molto più basso.
COME E' FATTO l'ASTROLABIO
L'Astrolabio si compone di due dischi:
Nel primo c'è la mappa stellare ed il
calendario annuale, con i mesi ed i
giorni. Al centro della mappa c'è il Polo
Nord celeste, ossia la stella Polare (è
sotto il perno, ma si possono vedere
l'Orsa Maggiore e l'Orsa Minore). La
striscia mobile con scritto DATA ci
serve per facilitare il puntamento: si
chiama ALIDADA, una parola araba che
significa 'asticella', e contiene la linea
di fede (la lineetta nera che ci serve
per fissare un punto preciso).
Il secondo disco contiene il cerchio
orario giornaliero, da 0 a 24, e la
finestra del nostro Orizzonte con i punti
cardinali (è l'ovale non colorato). Qui
c'è scritto "Ora Civile - Località
Cortina": questo perché l'Astrolabio
viene progettato per una certa località
e per usare l'Ora Civile o l'Ora Solare:
questo è stato fatto questo inverno per
Cortina d'Ampezzo. Osserviamo che i
punti cardinali sembrano sbagliati, non
corrispondono a quelli della carte
geografiche perché l'Est è a sinistra del
Nord invece di essere a destra. La
ragione è che le carte geografiche sono
fatte per essere distese sul tavolo
mentre l'Astrolabio è fatto per essere
rivolto verso il cielo, davanti agli occhi:
se dopo averlo alzato verso il cielo
indirizziamo il Nord verso la Stella
Polare tutto tornerà a posto. Volendo
possiamo costruire un Astrolabio da
tavolo, con i punti cardinali messi come
sulla carta geografica: basta fare le
immagini speculari dei due dischi.
COME FUNZIONA
Ora colleghiamo insieme le tre parti e vediamo come funziona.
Portiamo l'alidada sul 21 marzo (Equinozio di Primavera) e la fissiamo;
poi ruotiamo il disco orario fino ad avere le ore 24 sulla linea di fede:
nella finestra dell'Orizzonte abbiamo tutte le stelle visibili in quel
momento (se non piove). Osserviamo che in corrispondenza del SUD
(il nostro Meridiano) abbiamo la costellazione della Vergine, in un
punto vicino a quella del Leone, come accade in realtà: l'Astrolabio è
costruito proprio in modo da avere la corrispondenza tra i mesi e la
posizione delle costellazioni.
Per fare un altro esempio scegliamo il giorno di oggi; portiamo
l'alidada sulla data e ruotiamo il disco orario fino all'ora attuale: nella
finestra non colorata abbiamo il cielo come si può osservare in questo
momento. Se vogliamo sapere come sarà fra tre ore, ruotiamo il disco
orario tre ore in avanti ed avremo la nuova situazione. In pratica
spostando la data simuliamo il movimento annuale mentre spostando
l'ora simuliamo il movimento diurno: la combinazione dei due ci dà la
situazione del momento.
SORGERE E TRAMONTARE DEGLI ASTRI
Possiamo sapere per ogni giorno l'ora del sorgere e tramontare di ogni
stella. Infatti un astro sorge o tramonta quando si trova esattamente
all'orizzonte, orientale o occidentale.
SORGERE: Fissiamo l'alidada sulla data e ruotiamo il disco orario fino
a che la stella sia sul bordo ORIENTALE dell'Orizzonte: sulla linea di
fede
leggiamo
l'ora
del
sorgere.
TRAMONTARE: Ora ruotiamo il disco orario fino a che la stella sia sul
bordo OCCIDENTALE dell'Orizzonte: sulla linea di fede leggiamo l'ora
del tramontare.
IL MOVIMENTO DEL SOLE
L'Astrolabio ci può dare anche diverse informazioni sul Sole. Nella
mappa stellare è disegnato un cerchio rosso: è l'ECLITTICA, cioè la
posizione del Sole rispetto alle stelle, che cambia durante l'anno.
Sappiamo tutti che il Sole non descrive sempre lo stesso arco nel
cielo: d'Estate è più ampio ed alto che d'inverno ed il giorno è più
lungo. Questo dipende dal moto di rivoluzione della Terra, che mentre
ci fa apparire una rotazione delle stelle rispetto a noi, ci fa anche
apparire uno spostamento del Sole rispetto alle stelle. Una volta
fissata l'alidada sulla data, il Sole in quel giorno si trova (pressappoco)
all'intersezione della linea di fede con l'Eclittica. Considerando questo
punto possiamo leggere l'ora del sorgere e del tramontare del Sole
con lo stesso sistema usato per le stelle e per differenza calcolare la
durata del giorno. Nel corso dell'anno il Sole non sorge e tramonta
sempre negli stessi punti: possiamo sapere se il sorgere e il
tramontare avvengono verso Nord o verso Sud rispetto ai punti Est ed
Ovest.
DOV'E' LA TRIGONOMETRIA
Visto così l'Astrolabio appare piuttosto semplice e certamente non in
grado di eseguire calcoli trigonometrici: ma allora le famose formule di
trasformazione delle coordinate? Le formule sono state usate durante
la progettazione dell'Astrolabio per disegnare l'Orizzonte locale e la
sua collocazione rispetto al Polo Nord: questi elementi variano a
seconda del luogo di osservazione, principalmente se cambia la
latitudine.
Per esempio, noi siamo intorno ai 44° Nord e quindi il nostro Zenit
dista dal Polo 46° e la Stella Polare è a mezza altezza. I percorsi delle
stelle appaiono così:
Se fossimo al Polo Nord avremmo la Stella Polare in coincidenza con lo
Zenit, proprio sopra la nostra testa e vedremmo le stelle muoversi in
un altro modo:
Se invece fossimo sull'Equatore vedremmo la stella Polare bassa
sull'orizzonte verso Nord e le stelle seguirebbero questi percorsi:
E' evidente che cambiando il luogo di osservazione cambia la porzione
di cielo visibile e cambia anche la proiezione dell'Orizzonte locale
rispetto al Polo. Per queste ragioni occorre calcolare, per ogni
latitudine, sia la mappa del cielo in proiezione polare che il disco orario
con la finestra dell'orizzonte.
UN ASTROLABIO PIU' COMPLESSO
L'Astrolabio può essere realizzato in diversi modi: esaminiamo ora un
tipo più complicato, che però offre più informazioni ed una maggior
precisione per quello che riguarda il Sole.
Alla Mappa stellare e al
Calendario delle date
(fondo blu) è stato
aggiunto
un
altro
calendario (fondo giallo)
che serve a trovare
l'esatta posizione del
Sole, che nell'astrolabio
più
semplice
era
approssimata. C'è anche
una scala in numeri
romani: è l'Ascensione
Retta, una coordinata
del sistema equatoriale.
In corrispondenza delle
ore XXIV c'è il Punto . Il
cerchio Azzurro intorno
al Polo Nord è l'Equatore
celeste Le linee azzurre
che congiungono alcune
costellazioni facilitano il
riconoscimento
delle
stelle. Le alidade sono
due, una per la Data e
l'altra per la posizione
del Sole e per altre
misure.
L'altro disco oltre alle 24
ore
e
all'orizzonte
contiene anche i cerchi
di Azimut e Altezza. La
Zeta al centro di questi
cerchi indica lo Zenit,
che sta sulla nostra
verticale, è il punto più
alto del nostro cielo. Ci
sono anche tre fasce
che rappresentano la
durata dei crepuscoli:
Nautico,
Civile
e
Astronomico.
Il FUNZIONAMENTO è simile all'altro. Fissiamo la data e l'ora di oggi
- scegliamo una stella visibile, per esempio Altair nell'Aquila - ci
portiamo l'alidada libera La linea di fede ci indica l'Ascensione Retta di
Altair sulla scala in numeri romani - 19 ore e 50 minuti. Lungo la
stessa linea possiamo stimare la Declinazione - circa 10 gradi.
Anche qui possiamo stimare l'ora del sorgere e tramontare delle stelle
e del Sole. Per il Sole fissiamo la posizione portando la sua alidada
sulla data odierna nella scala rosso su giallo: il Sole si trova
esattamente all'intersezione della linea di fede con l'Eclittica. Oltre
all'ora del sorgere e tramontare possiamo anche sapere la durata dei
crepuscoli, che precedono il sorgere e seguono il tramonto.
Se ci interessa per il puntamento del telescopio possiamo anche
trovare l'Ora Siderale del momento: tenendo ferma l'alidada della data
giriamo il disco orario fino a portare le ore 24 sulla linea di fede: l'Ora
Siderale si legge sullo stesso disco in corrispondenza del Punto .
In sostanza con l'Astrolabio possiamo avere facilmente i dati nei DUE
SISTEMI DI RIFERIMENTO più usati in astronomia: Il Sistema
Equatoriale e quello Altazimutale senza complicati calcoli
trigonometrici, che sono stati effettuati e per così dire cristallizzati
nello schema dello strumento al momento della progettazione, in
modo diverso secondo la località di osservazione.
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a cura di Carlo Rinaldo - anno 2005/06