Come impostare una meridiana orizzontale

costituita da un quadrante, diviso in ore, e da uno gnomone che sta sulla linea del mezzogiorno, e protrude dal quadrante. Per indicare correttamente l'ora locale lo gnomone deve essere parallelo all'asse terrestre, cioè deve puntare al polo celeste. Nell'emisfero nord significa che deve puntare la stella polare.

Prima si deve verificare se la meridiana è stata costruita per la località dove si intende montarla. In caso contrario il quadrante deve essere inclinato per far sì che lo gnomone punti precisamente a nord, verso il polo celeste.

Identificare la direzione del nord

La letteratura indica vari metodi, che qui si riassumono con riferimenti ai testi originali a chi servissero.

  1. Utilizzare una bussola. Questo metodo non è molto preciso, ma è sufficiente per realizzare una meridiana da giardino. Bisogna ricordare che la bussola indica il nord magnetico e non quello geografico, quindi si deve apportare una correzione per eliminare la deviazione magnetica. (La deviazione magnetica a Londra era di 3º58 W, in calo di 0º08 all'anno, ma in altre parti del mondo il valore può essere molto diverso)

  2. Tracciare un'ombra a mezzogiorno locale in punto. L'ombra deve essere generata da un oggetto perfettamente perpendicolare. Si può adoperare un filo a piombo, un'asta allineata usando una livella a bolla d'aria, oppure lo spigolo di un edificio. Può essere necessario provare più volte per ottenere un'ombra nitida e per trovare un metodo affidabile di tracciamento della posizione dell'ombra allo scoccare del mezzogiorno locale.

    Bisogna ricordare che il sole si sposta di 15º verso ovest in un'ora, e quindi di 1º ogni 4 minuti (ciò equivale a 290 metri al secondo alla latitudine di Londra, 318 a Milano, 339 a Roma e 372 a Catania). Il mezzogiorno locale è diverso dal mezzogiorno dall'orologio per questo motivo. Per esempio, a Roma, che si trova a 12º30E, est di Greenwich, il mezzogiorno locale è a 50 minuti prima del mezzogiorno inglese, e 10 minuti dopo il mezzogiorno europeo (CET). Milano, a 9ºE, est subisce un ritardo relativo al CET di 24 minuti. Si deve inoltre tener conto di un anticipo o di un ritardo del sole relativo al tempo indicato dagli orologi moderni, dovuto all'orbita della terra non perfettamente circolare, come spiegato sotto il titolo Equation of Time Il sole corre "in avanti" tra il 16 Aprile ed il 14 Giugno, e ancora tra il 2 settembre e Natale, mentre è "in ritardo" negli altri periodi dell'anno. "In avanti" significa che a Catania, che si trova a 15° est, il sole sarà direttamente a sud alcuni minuti prima delle 12.00.00 sull'orologio. Quando si imposta la meridiana orizzontale si deve tener conto quindi non solo del ritardo o anticipo del mezzogiorno locale ma anche di quello indicato dall'equazione del tempo secondo la data.

  3. Utilizzare il metodo delle altitudini uguali. Questo necessita una giornata di sole ininterrotto, e di un piano perfettamente piano sul quale viene montato un bastone o chiodo perfettamente verticale. Si segnano i punti dell'ombra ad intervalli regolari prima e dopo il mezzogiorno. Al termine della giornata si congiungono i punti, e si disegna un arco di cerchio, con centro nel punto da dove è conficcato il bastone o il chiodo, il più grande possibile in modo da tagliare la linea tracciata in due punti. Si tracciare quindi una linea tra i due punti di intersezione, si trova il punto medio della linea, si traccia una nuovo segmento tra questo punto e la base del bastone. Quest'ultima è la vera linea Nord-Sud.

    In alternativa si può predisporre sul piano una serie di cerchi concentrici attorno alla base del bastone, e si segnano i punti dove l'estremità dell'ombra cade su ciascuno dei cerchi. Alla fine della giornata, s'individuano il cerchio più grande su cui sono segnati due punti, e si procede al tracciamento delle linee come illustrato in precedenza.

Le meridiane orizzontali sono generalmente fabbricate in serie e quindi tarate per una sola latitudine. Molte, in Gran Bretagna, sono prodotte a Birmingham, dove la latitudine è 52º 30.N, e quindi l'angolo fra lo gnomone ed il quadrante è di 52½ Sovente si porta a casa una meridiana dalle vacanze, che può essere impostata per una latitudine molto diversa dal luogo dove si vuol erigerla. Di conseguenza, non indicherà correttamente l'ora solare. Per fortuna si può rettificare la situazione.

Prima si misura l'angolo del gnomone con un goniometro.

Volendo, si può verificare l'angolo in quanto esiste una relazione precisa fra l'angolo dello gnomone e gli angoli fra le linee delle ore. Il libro di Waugh riporta a pag. 48 un esempio del calcolo necessario, ed inoltre vi è una tabella che riporta gli angoli corretti per le linee delle ore ad ogni grado di latitudine. (Per esempio, a Piacenza, latitudine 45°, l'angolo fra la linea delle 9 di mattina e quella delle 3 di pomeriggio deve essere 35º16')

compensare per l'angolo dello gnomone fuori posizione

Occorre inclinare il quadrante per mettere lo gnomone parallelo all'asse terrestre. Se la meridiana, originariamente prodotta per Birmingham, viene montata a Milano, si deve determinare la differenza di latitudine (52º30'N - 45º30'N = 7º). È necessario elevare il lato sud del quadrante di 12 mm per ogni 100 mm di lato (100 * seno(7º)). Se invece la meridiana provenisse dal sud della Spagna, a latitudine 37º, l'errore da compensare è 45º30' - 37º = 8º30', e l'elevazione da apportare al lato nord del quadrante è di 14,8 mm per ogni 100 mm di lato.

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