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Progettazione e Realizzazione Meridiane e Orologi Solari

Bartolini Simone - Gnomonista in Firenze

COSTRUZIONE DELL'OROLOGIO SOLARE VERTICALE

Premessa
 
Ciascuna abitazione rispecchia la personalità del proprietario: in relazione alle proprie possibilità, ognuno di noi cerca di darle un carattere unico che possa distinguerla dalle altre.

Il muro esterno di una casa, di solito anonimo ed uniforme, può essere un eccellente luogo su cui realizzarvi una nota tutta personale: un OROLOGIO SOLARE. Sicuramente questo tipo di meridiane saranno illuminate dal Sole in maniera minore rispetto a quelle orizzontali, ma avranno il vantaggio di caratterizzare la parete, e quindi la casa, su cui sono realizzate. Numerosi sono i metodi impiegati per la costruzione dei Quadranti Solari, ma in questo articolo cercheremo di tracciare le linee orarie solo con l'ausilio di un metodo grafico.

Elemento indispensabile per la costruzione di un qualsiasi tipo di Orologio Solare è la conoscenza delle coordinate geografiche del luogo ove verrà costruito. Queste vanno ricavate da una carta a media scala (1:250.000) con un'approssimazione di qualche primo sessagesimale.
 
Ma veniamo alla procedura pratica di costruzione dell'orologio solare.
La realizzazione si può suddividere in 6 fasi:
 
1. Tracciare la linea meridiana.
2. Determinare il centro dell'orologio solare.
3. Tracciare la linea degli Equinozi.
4. Tracciare le linee orarie.
5. Posizionamento dello stilo o gnomone.
6. L'aspetto ornamentale.
 
Questa procedura geometrica semplificata viene rappresentata in figure per ogni punto sopra esposto e poi con una figura complessiva (fig.16), che raggruppa tutte le operazioni intermedie. In tutte le figure le linee a tratto continuo sono quelle definitive, mentre quelle a tratteggio di colore rosso servono solo per la costruzione e al termine vanno cancellate.
1. Tracciare la linea meridiana.
 
Per prima cosa bisogna delimitare la zona dove si pensa di costruire l'orologio, facendo attenzione che non ci siano balconi o cornicioni che nel periodo estivo gettino la loro ombra sul quadrante. La forma più comune per una meridiana verticale è il rettangolo, le cui dimensioni possono essere 1,5 x 1 m. Fate attenzione alla bontà dell'intonaco e considerate che deve essere il più liscio possibile per avere un effetto migliore della pittura. Segniamo un punto O che deve essere posizionato a circa 3/4 dell'altezza del rettangolo e in prossimità della mezzeria verticale: un po' spostato a sinistra se il muro guarda verso Ovest o a destra se guarda verso Est. Per il punto O tracciamo una linea verticale OV, che individueremo con un filo a piombo, e una linea orizzontale RR', che individueremo tramite una livella da muratori (fig.1).
 
 
figura 1
figura 2
 
Realizziamo una tavoletta di legno, tracciamo su questa una croce che ne individui il centro. Fissiamo perpendicolarmente nel centro uno stilo, aiutandoci con una squadra (fig.2).
Sul punto di intersezione O posizioniamo la tavoletta con il falso stilo, aiutandoci con le due linee tracciate sulla tavoletta, in modo da farle coincidere con la retta verticale e con quella orizzontale sul muro (fig.3).
     
 
figura 3
 
figura 4
     
Seguendo l'esempio precedentemente riportato nella Premessa, ci troviamo l'ora dell'orologio corrispondente all'ora solare vera di mezzogiorno 12h00m. Ammettendo di essere a Verona il giorno 12 Marzo, dalla Tab.1 leggiamo Δτ = +16m ; dalla Tab.2 leggiamo E = +10m.
A marzo non è presente l'ora legale estiva, quindi il sole passerà in meridiano alle 12h 26m dell'orologio. Quando il vostro orologio, ben regolato sul segnale orario, segnerà le 12h26m tracciate sul muro il punto A dove arriva l'ombra della punta del falso stilo (fig.4), quindi disegnate una linea verticale MM' passante per A aiutandosi con un filo a piombo: questa è la linea meridiana, cioè quella delle ore 12, il piano contenente questa linea e la punta dello stilo indicano la direzione del Nord. Indichiamo con B il punto d'intersezione della linea MM' con la linea orizzontale RR' (fig.5).
     
figura 5
figura 6
     
2. Determinare il centro dell'orologio solare.
     
Sulla verticale OV riportare la lunghezza OD = h (h è la lunghezza del falso stilo infisso nella tavoletta di legno comprensiva dello spessore della tavoletta stessa); si congiunge D con B e se ne misura la lunghezza, che si riporta sulla retta RR' a partire da B verso R, si troverà un punto E per cui DB=BE (fig.6).
     
figura 7
 
Dal punto E si traccia una linea che forma con la retta RR' un angolo pari alla latitudine del luogo, a questo scopo useremo un goniometro (fig.7), nel caso fossimo a Verona il valore arrotondato sarà di 45°30' , questa nuova linea incontrerà la retta MM' in un punto che chiameremo C : cioè il centro dell'orologio da cui iniziano le linee orarie e punto di infissione dello stilo polare.
     
figura 8
     
3. Tracciare la linea degli Equinozi.
     
Tracciare il segmento perpendicolare alla linea DB e passante per D con una squadra; questo incontrerà la retta RR' nel punto F. Tracciare il segmento perpendicolare alla linea CE e passante per E; questo incontrerà la retta MM' nel punto G (fig.8). Congiungendo i punti F e G otteniamo la linea degli Equinozi (fig.9). La linea degli Equinozi fa parte delle linee diurne, cioè quelle che determinano il calendario in una meridiana.
     
 
figura 9
 
figura 10
     
4. Tracciare le linee orarie.    
     
A questo punto tracciamo due archi di cerchio, uno con centro in G e raggio GC, l'altro con centro in F e raggio FD: il punto di intersezione lo chiameremo H (fig.10).
     
figura 11
     
Per verificare che la costruzione è stata fatta bene tirate la linea HC, il punto O si deve trovare su questa linea che deve anche essere normale alla linea degli Equinozi; anche i segmenti HG e HF devono essere perpendicolari (fig.11).
     
figura 12
     
Tracciamo un cerchio di raggio a piacere, comunque inferiore alla lunghezza HI, quindi dividiamolo in archi di 15° a partire dalla direzione HF e prolunghiamo i raggi fino ad intersecare la linea degli Equinozi (si tracciano solo le linee che intersecheranno la linea degli Equinozi). Quindi numeriamo tali punti di intersezione partendo da G che sarà 12 e procedendo in senso orario in successione con 13, 14, 15, ecc., e in senso antiorario con 11, 10, 9, 8, ecc. (fig.12).
Unendo il centro dell'orologio C con i punti numerati appena segnati sulla linea degli Equinozi, otteniamo le linee orarie definitive che segneranno l'ora corrispondente al numero assegnato.
     
figura 13
     
5. Posizionamento dello stilo o gnomone.    
     
Questa è sicuramente l'operazione più delicata di tutte e va fatta con molta attenzione. Lo stilo polare (cioè parallelo all'asse terrestre) sarà lungo quanto il segmento CE + 10 cm che verranno cementati dentro il muro e dello spessore di 8 - 10 mm: con questo tipo di stilo si legge l'ora con tutta la sua ombra. L'ombra della punta dello stilo polare quando ricade sulla linea degli Equinozi segna il giorno 21 Marzo o il 23 Settembre.
A questo punto dovremo costruirci un triangolo rettangolo di legno avente le seguenti dimensioni: l'ipotenusa = CE, un cateto = (h falso stilo), l'altro cateto = CO. Sui due lati del triangolo, in corrispondenza del cateto = CO. Il triangolo così costruito andrà ribassato della metà dello spessore dello gnomone in corrispondenza dell'ipotenusa, poiché su questa verrà appoggiato lo stilo polare per essere infisso nel muro (fig.13).
     
figura 14
     
Questo triangolo verrà posizionato in modo tale che il cateto uguale a CO coincida con il segmento CO disegnato sul muro, quindi fate un buco nel muro, in corrispondenza del punto C, in modo tale che lo stilo possa essere appoggiato sull'ipotenusa del triangolo che lo sostiene; lo stilo può essere tenuto fermo sul triangolo mediante nastro adesivo (fig.15).
     
figura 15
     
Per verificare che lo stilo sia posizionato correttamente, seguendo l'esempio precedentemente riportato nella Premessa, ci troviamo l'ora dell'orologio corrispondente ad un ora solare qualsiasi. Ammettendo di voler trovare l'ora civile corrispondente alle ore 10:00 e di essere a Verona il giorno 16 settembre, dalla Tab.1 leggiamo Δτ = -5m ; dalla Tab.2 leggiamo E = +10m. A settembre è presente l'ora legale estiva che va sommata, quindi il sole segnerà le ore 10:00 sulla meridiana alle 11h 05m dell'orologio (fig.15).
Dopo questo controllo possiamo cementare lo stilo. Il triangolo di legno verrà rimosso dopo che il cemento si sarà indurito. Lo stilo polare può essere anche allungato (si consiglia una lunghezza doppia di CE), per poter leggere meglio l'ora, specialmente nel periodo invernale; in questo caso, se si lascia la linea degli Equinozi tracciata sul quadrante, è necessario inserire un'indice sull'asta, che può essere: un disco forato, una sfera, una barretta, ecc. che avrà la funzione di indicare il giorno degli Equinozi (fig.16).
     
6. L'aspetto ornamentale.    
     
La costruzione di un orologio solare può sconfinare nell'arte fino ad arrivare al limite in cui l'orologio solare vero e proprio è in secondo piano rispetto alla creazione artistica che lo circonda. In questo campo la fantasia e il gusto di ciascuno può completare il quadrante come meglio crede con colorazioni diverse, figure solari, segni zodiacali, cornici, nastri, motti, numeri, caratteri, ecc. (vedi le foto delle meridiane verticali qui illustrate e quelle pubblicate nel precedente articolo). A mio parere è importante fare un disegno provvisorio su di un foglio o cartone, in modo da valutare la disposizione migliore di tutti gli ornamenti da inserire.
Per completare il quadrante si può disegnare anche una tabella con i correttivi, comprensivi della correzione di Fuso e dell'Equazione del tempo, come ho già spiegato per la meridiana orizzontale, in modo da avere la possibilità di passare immediatamente dall'ora solare all'ora dell'orologio facendo una semplice somma. Prima di iniziare a pitturare su intonaci vecchi, vi consiglio di usare un fissativo per evitare che la parete spolveri. Le vernici più adatte sono quelle costituite da biossido di titanio e ossidi di ferro per avere la massima sicurezza sulla stabilità alla luce solare.
     
A questo punto non vi rimane che seguire i ritmi del Sole, mettendovi seduti a guardare l'ombra dello stilo che lentamente si muove sul quadrante solare, godendovi la vostra opera e magari riflettendo sul motto che vi avete scritto.
     
   
Simone Bartolini
   
Cartografo

 

   
       
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