Cosa sono le Meridiane?

Nell’accezione comune la meridiana è un orologio solare, dunque uno strumento utilizzato per misurare il tempo sulla base della posizione del Sole.
In realtà, la meridiana sarebbe nello specifico l'indicatore del passaggio del Sole a mezzogiorno, realizzata con un segno fisso – normalmente una linea retta – a terra, su un pavimento o una parete di un edificio, che indica il mezzogiorno nell’istante in cui un’ombra lo attraversa al passaggio del Sole sul meridiano del luogo.

Tuttavia, per non entrare troppo nel dettaglio e non creare ambiguità, consideriamo la meridiana nel suo significato più diffuso e popolare, ovvero quello di orologio solare, e qui li useremo come sinonimi.

La meridiana si può costruire oggi anche da soli, ma è uno strumento molto antico con origini addirittura preistoriche: pare infatti che i primi rudimentali esempi vennero realizzati già nel Neolitico, ma è nell’Antico Egitto che iniziò a diffondersi e, in seguito, la ritroviamo anche nella vita di altri popoli come i Greci e i Romani. Per millenni è rimasto il principale metodo per calcolare il tempo prima dell’invenzione dell’orologio meccanico.

 

Come funzionano le meridiane?

La meridiana è un tipo di orologio che utilizza l'ombra prodotta dalla luce solare che cade su uno stilo per mostrare l'ora locale. La meridiana è formata da un’asta, detta gnomone, che proietta la propria ombra su un quadrante (o piatto) dove sono tracciati segni e linee che consentono di ricavare l’indicazione dell’orario al movimento dell’ombra dello gnomone.

 

Cosa succede alla meridiana di notte o in caso di maltempo?

Ovviamente la meridiana è utilizzabile solo durante il giorno e in condizioni di bel tempo, visto che la presenza del Sole è il fattore imprescindibile per il suo funzionamento.

 

Quali sono i tipi di meridiane

Esistono molti tipi di meridiane, ma essenzialmente la prima classificazione generale si basa sul piano del quadrante, che può essere orizzontale o verticale.
Le meridiane più comuni sono:

  • meridiane orizzontali (il quadrante è orizzontale e si trovano spesso nei giardini);
  • meridiane verticali (il quadrante è verticale e si trovano di solito sui muri esterni degli edifici);
  • meridiane equatoriali (il quadrante è parallelo al piano dell’Equatore);
  • meridiane polari (il quadrante è parallelo all’asse terrestre);
  • meridiane a riflessione (sono adatte per le finestre esposte a sud e sfruttano uno specchio posizionato sul davanzale che riflette il sole sul soffitto o sulle pareti di una stanza, dove sono tracciate le linee delle ore);
  • meridiane analemmatiche (sono meridiane orizzontali, sprovviste di uno gnomone strutturale, ma sfruttano qualunque oggetto verticale – anche l’ombra di una persona – per indicare l’ora. Non hanno le linee orarie, che sono sostituite da "punti orari" verso i quali si proietta o si prolunga l'ombra dell’oggetto che funge da gnomone);
  • meridiane portatili (orologi solari di dimensioni ridotte e dunque portatili, utilizzati soprattutto nell’antichità);
  • orologio negativo solare (funziona in senso opposto rispetto alle altre meridiane, proiettando i raggi della luce solare attraverso una fessura).

 

Come si legge la meridiana?

La lettura dell'ora sul quadrante di un orologio solare è molto simile a quella di un classico orologio con le lancette, con la differenza che nella meridiana la lancetta è l'ombra che lo gnomone proietta sul quadrante dove sono disegnate le linee orarie.
Quando questa si sovrappone a una linea oraria, significa che è esattamente l'ora indicata da quella linea. Manca l’equivalente della lancetta dei minuti, per cui solitamente questa si stima “ad occhio” considerando che ogni grado aggiuntivo di inclinazione rispetto alla linea oraria corrisponde a 4 minuti. In alcuni orologi solari sono comunque presenti anche le linee che indicano la mezz’ora o il quarto d’ora per agevolare l’interpretazione dell’orario.

Nelle forme più semplici l’orologio solare può limitarsi a fornire indicazioni sull’ora di un determinato momento, ma esistono molti tipi di meridiane sui cui quadranti si possono leggere informazioni non solo sull’orario, ma anche rispetto al calendario, come le stagioni, i solstizi e gli equinozi grazie ad apposite linee (dette linee diurne) tracciate secondo criteri ben precisi e tarate sulla lunghezza dell’ombra.

È importante sottolineare come con la meridiana si possa calcolare il tempo vero locale, che è diverso, per sua natura, dall’ora ufficiale di un paese e ancora di più dall’ora legale. L’orario vero locale indicato dall’orologio solare, infatti, è quello del punto esatto in cui ci si trova e dipende chiaramente dalla longitudine di quel luogo, mentre l’ora ufficiale è standardizzata su una longitudine fissa per ogni paese: l’ora mostrata dalla meridiana è quindi per forza diversa da quella indicata da un orologio da polso, il quale si basa sul fuso orario di riferimento che, nel caso italiano, corrisponde al CET – Central European Time.

 

Come posizionare la meridiana?

Innanzitutto un requisito fondamentale è che la meridiana sia posizionata su una parete esposta al Sole per il maggior numero possibile di ore. Una meridiana si può realizzare anche in pochi minuti piantando un bastone a terra o un chiodo al muro e tracciando le linee orarie, ma la sua precisione diminuirebbe nel giro di pochi giorni perché sia le posizioni dell'ombra nelle diverse ore del dì che la loro lunghezza cambiano con il passare dei mesi.

Occorre dunque tenere presenti alcuni principi astronomici relativi ai moti della Terra (rotazione e rivoluzione in primis) nel momento in cui si progetta una meridiana che funzioni per tutto l’anno.

Con i moti terrestri cambia anche l’apparente moto solare nel cielo e, quindi, la proiezione della sua ombra sul quadrante; per questo è necessario adattare la meridiana alle coordinate geografiche di quel determinato luogo piegando lo gnomone in modo che sia parallelo all’asse di rotazione terrestre.

Dopodiché, servono informazioni precise sulla latitudine, la longitudine, la declinazione della parete (ossia l’angolo tra la normale della parete e la direzione sud), la costante locale (cioè la differenza di tempo fra il passaggio del Sole al meridiano etneo – nell’esempio dell’Italia – e quello al meridiano del luogo dove si trova il nostro orologio solare), e ancora l’equazione del tempo (la differenza del tempo segnato dagli orologi civili con quello indicato dalla meridiana, considerando che la Terra compie un giro completo su se stessa in 23 ore, 56 minuti e 4 secondi, e che il giorno solare medio è diverso dal giorno sidereo). Con un GPS e alcuni calcoli di trigonometria si possono avere tutti i dati per posizionare correttamente la meridiana, il cui quadrante deve essere preparato in modo che, osservando lo spostamento dell'ombra proiettata dallo gnomone sul quadrante durante la giornata, possiamo vedere come questa si muova tra le linee tracciate permettendoci di misurare il tempo.

 

Come tracciare le linee orarie sul quadrante della meridiana?

Per iniziare, bisogna considerare che l'angolo orario delle ore piene è sempre un multiplo di 15°. Questo dato lo otteniamo a partire da alcune considerazioni. A noi interessa la durata del movimento apparente del Sole nel cielo da est verso ovest: di quanto si muove nella volta celeste ogni ora? Visto che l’apparente movimento del Sole è dovuto in realtà alla rotazione della Terra sul proprio asse, che indicativamente in 24 ore compie un giro di 360°, calcoliamo che il Sole si “muove” nel cielo con un angolo di 15° ogni ora (360 : 24 = 15). Di conseguenza, se impiega un’ora per spostarsi di 15°, avremo che per muoversi di un grado occorrono 4 minuti (60 min : 15° = 4 min).

A questo punto sappiamo che sulla meridiana le linee orarie formano angoli di 15° dal punto in cui è fissato lo gnomone. Le linee si disegnano a ventaglio considerando che la prima sia quella dell’alba (generalmente le 5 o 6 del mattino) e, a 15 gradi di distanza, via via se ne tracciano altre fino a quella del tramonto (di solito le 18 o le 19).

 

Leggere le stagioni sulla meridiana

Le meridiane possono fornire informazioni anche sulle stagioni. In questo caso sul quadrante ci devono essere le linee diurne, che misurano la declinazione solare (ovvero l’inclinazione dei raggi solari rispetto al piano equatoriale) e, di conseguenza, danno un’indicazione sullo specifico momento dell’anno. Di solito sono presenti sia la linea degli equinozi – che è una retta tracciata intersecando le linee orarie – sia le linee dei solstizi, che sono due linee curve (iperboli) le quali a loro volta intersecano le linee orarie; quella del solstizio invernale passa sopra la linea equinoziale, mentre la linea del solstizio estivo passa al di sotto.

Per leggere il periodo dell’anno sul quadrante si guarda la lunghezza dell’ombra: quando la sua estremità si trova esattamente su una di queste linee significa che siamo in coincidenza di un solstizio o di un equinozio (o eventualmente della data di ingresso in un segno zodiacale, quando è indicato).