Uno strumento antichissimo, chiamato gnomone, rappresenta un ottimo metodo d'indagine di un fenomeno altrettanto antico, noto anche ai nostri progenitori, che è il sorgere, culminare e tramontare del sole.
"Quot sit hora petis, dum petis hora fugit" (Ti chiedi che ora sia, ma mentre fai ciò, perdi tempo).
Dopo due mesi, possiamo dire che non cè affermazione più veritiera di questa: rilevata faticosamente lombra, inserita lora civile in tabella, ci voltavamo e quella sottile e perfida striscia nera si era già allungata di due centimetri. Dovevamo rifare tutto daccapo!
Dopo giorni d'inseguimenti a tutte le ore, noi ragazzi della terza B a tempo prolungato di Solarolo siamo riusciti a misurare la lunghezza e molti altri dati relativi ad unombra generata dallo GNOMONE.
Non lasciatevi impaurire da questo nome misterioso che scatena la fantasia di molte persone: cosa sarà? Molti di noi se lo sono chiesto da quando la professoressa ha pronunciato questa parola... E un semplice bastone di legno, neanche pregiato, perpendicolare al pavimento... nientaltro: si potrebbe rimanere veramente delusi!
Invece, lutilizzo di questo strumento è molto ampio e fin dallantichità luomo si sostituiva ad esso per avere le prime rudimentali notazioni temporali attraverso losservazione della propria ombra. La svolta storica avvenne nel passaggio da nomade a sedentario, da cacciatore ad agricoltore; allora si creò una classe di persone che spendevano il loro tempo nellosservazione della natura e nel tentativo di soddisfare uno dei maggiori bisogni degli agricoltori: avere un calendario.
Da quel momento, lo GNOMONE assunse una grande importanza astronomica e venne usato come strumento" preciso".
La sua funzione è testimoniata da tutta la lunga e impegnativa attività che ci ha portato a rilevare molti dati. Abbiamo fatto rilevazioni sullo Gnomone (illustrazione), posizionato sul terrazzo della scuola, quasi ogni giorno, secondo diversi parametri che ci hanno permesso molte osservazioni: la lunghezza "l" dellombra, langolo "a" che ha per lati lo gnomone e la cordicella (con un estremo fissato alla sommità dello gnomone) tesa fino al termine dellombra, langolo complementare di "a" che indica laltezza del sole sullorizzonte e langolo "b" che ha per lati lombra e la semiretta su cui giace lombra più corta. Le rilevazioni sono state effettuate ad intervalli regolari, in modo da confrontare i dati di giorni diversi, ma di ore corrispondenti. Tali dati venivano raccolti da diversi alunni che si alternavano nel lavoro in modo da far partecipare tutti. Al mattino, ad ogni cambio dora, eravamo subito pronti a scattare sul terrazzo con tanto di goniometro, bussola e riga.
Dopo la rilevazione della prima giornata, abbiamo osservato che la direzione e la lunghezza dellombra cambiavano secondo l'ora in cui venivano misurate. Nelle prime ore del mattino lombra era lunga e diminuiva poi progressivamente fino a raggiungere la minima lunghezza, per ricrescere nel pomeriggio dalla parte opposta.
Inoltre, confrontando le rilevazioni di alcuni giorni, si osservava che le ombre di giorni diversi alla stessa ora civile non si sovrapponevano, invece le ombre più corte di ciascun giorno appartenevano alla stessa retta.
Avvicinandosi allequinozio, laltezza del sole sullorizzonte aumentava.
A conferma delle nostre osservazioni riportiamo uno stralcio di tabella con i dati del 20 marzo (equinozio di primavera).
ORA |
l |
a |
90° - a |
b |
08:00 |
309 |
75° |
15° |
75°W |
08:30 |
240 |
70° |
20° |
70°W |
09:05 |
190 |
62° |
28° |
60°W |
09:30 |
162 |
58° |
32° |
55°W |
10:00 |
140 |
53° |
37° |
52°W |
10:30 |
123 |
50° |
40° |
50°W |
11:00 |
108 |
48° |
42° |
47°W |
12:00 |
102 |
45° |
45° |
10°W |
12:10 |
101 |
45° |
45° |
0°N |
12:20 |
102 |
44° |
46° |
0°N |
13:05 |
107 |
~46° |
44° |
30°E |
Legenda:
= lunghezza dell'ombra;l
= angolo che ha per lati lo gnomone e la funicella tesa fino al termine dell'ombra;a
a = altezza del sole;90° -
= angolo che ha per lati lombra e la direzione del Nord geograficob
Abbiamo potuto concludere che la direzione e la lunghezza dellombra cambiano continuamente in relazione al momento in cui sono rilevate. Ogni giorno, lombra più corta individua il Nord geografico e si manifesta quando il sole culmina nel cielo sul meridiano del luogo (Nota).
Quindi abbiamo potuto dedurre che lombra più corta, cioè quella meridiana, e il filo a piombo individuano il piano meridiano sul quale gli oggetti celesti culminano cioè raggiungono la loro massima altezza.
Il giorno dellequinozio, inoltre, langolo a misurato in corrispondenza del mezzogiorno solare coincide con il valore della latitudine del luogo (vedi figura 1).
Tracciando in un grafico le ombre rispetto al piede dello gnomone e unendo gli estremi delle stesse ombre, si ottiene una linea curva, che prima dellequinozio ha la concavità rivolta verso il piede dello gnomone e dopo lequinozio ha la concavità rivolta in senso opposto; il giorno dellequinozio tale linee sono rette (vedi figura 2).
Dallattività emerge che lombra dello gnomone non è un orologio affidabile se non per il mezzogiorno; difatti, per trovare il vero orario civile, bisogna effettuare alcuni calcoli che tengano conto del mese in cui ci si trova, e della differenza in longitudine tra il meridiano centrale del fuso orario di riferimento e il luogo nel quale ci si trova.
Se provassimo a inclinare lo gnomone rispetto al piano orizzontale di una misura pari alla latitudine, risulterebbe parallelo allasse terrestre (vedi figura 4) e allora sarebbe forse un orologio affidabile.