Per esempio si chiedono come avrebbero potuto i Maya conoscere la precessione degli equinozi o prevedere le eclissi di Sole o di Luna senza sapere che è la Terra che gira intorno al Sole o credendo che la Terra fosse piatta; e quelle incredibili previsioni sul moto di Venere? Come avrebbero potuto farle senza l'ausilio di un telescopio?
Mi è venuta così l'idea di scrivere qualche articolo che mostri come con anche con mezzi rudimentali sia possibile arrivare a conoscenze notevoli. Eviterò volutamente di far riferimento alla sfericità della Terra, fin quando non sarà necessario e - soprattutto - alla teoria eliocentrica. In questo articolo non prenderò in considerazione nemmeno il cielo notturno.
Cominciamo con un osservatorio solare che ci permetta di stabilire i punti cardinali e l'inizio delle stagioni. Useremo la tecnica dei cerchi indù.
Tutti possiamo notare alcuni fatti:
- il Sole sorge dall'orizzonte, descrive un arco nel cielo che lo porta a raggiungere un'altezza massima, dalla quale poi discende fino a tramontare all'orizzonte, ma in direzione opposta;
- in ragione di questo fatto alla mattina e alla sera le ombre sono più lunghe che a mezzogiorno;
- in inverno il Sole sale meno e le giornate sono più corte; in particolare la lunghezza delle giornate cala fin verso la fine di dicembre (fino al 21) e poi torna ad aumentare;
- in estate il sole sale di più e le giornate sono più lunghe; in particolare la lunghezza delle giornate aumenta fin verso la fine di giugno (fino al 21) e poi tornano a calare;
- all'inizio di primavera e autunno il giorno dura come la notte ma, col progredire della stagione, in primavera la lunghezza del giorno aumenta mentre in autunno cala.
- una giornata di sole;
- uno spiazzo, possibilmente ampio e pianeggiante;
- un palo lungo e dritto;
- un filo a piombo (o una bolla);
- una corda lunga;
- dei paletti (o qualcosa che ci permetta di tracciare un segno per terra);
- tempo a disposizione.
A metà mattina segniamo il punto dove arriva l'ombra dello gnomone ("A" nella figura) e, usando una corda fissata al palo e un paletto come punta, tracciamo un cerchio intorno al palo che passi per quel punto.
Man mano che la giornata prosegue, l'ombra andrà prima accorciandosi, rimanendo dentro il cerchio, e poi tornerà ad allungarsi. A un certo punto, nel pomeriggio, l'ombra toccherà di nuovo il cerchio. Segniamo questo punto ("B" nella figura).
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| Segniamo i punti dove l'ombra della punta del palo tocca il bordo del cerchio per identificare la direzione Ovest-Est |
Tracciamo la linea che congiunge i due punti. Se ripetiamo il procedimento a distanza di una settimana o un mese noteremo che le linee che tracciamo, anche su circonferenze diverse, sono tutte parallele.
La retta che congiunge i nostri due punti A e B è infatti la direzione Ovest-Est. Per trovare la direzione Nord-Sud è quindi sufficiente tracciare la perpendicolare a questa retta che passa per il palo. Il punto segnato la mattina è in direzione Ovest (visto che il sole sorge ad Est). Quello segnato il pomeriggio indica l'Est. Il palo è in direzione Sud. Il Nord è nella direzione opposta. Ora possiamo facilmente tracciare una croce col palo al centro che indichi le quattro direzioni cardinali.
Se ci accontentiamo di una precisione un po' minore, possiamo usare un foglio di carta su un tavolino messo bene in bolla. Lo gnomone potrebbe essere un chiodo posto verticalmente sul foglio, o una matita. Sul foglio tracciamo subito una serie di circonferenze. Quando - nella mattinata - l'ombra dello gnomone tocca uno di questi cerchi segniamo il punto. Attendiamo l'ombra che tocchi nuovamente la stessa circonferenza ed avremo il secondo punto. Da questo momento in poi valgono le stesse considerazioni del caso precedente.
Se continuiamo a osservare l'ombra del nostro gnomone nei giorni e mesi successivi, noteremo un'altra cosa importante: la sua ombra è più corta quando si stende sulla linea Nord-Sud. Questo avviene in corrispondenza del mezzogiorno locale (attenzione: non le ore 12:00, ma mezzogiorno in senso letterale, cioé la metà del giorno). In questo momento il Sole raggiunge la sua massima altezza nel cielo, e poi ridiscende.
Quando attraversa questo punto, il Sole incrocia la circonferenza immaginaria che passa per i punti cardinali Nord e Sud, per il punto più alto del cielo detto Zenith - quello che sta esattamente sopra la testa dell'osservatore e indicato dalla punta dello gnomone - e quello che giace esattamente sotto i suoi piedi detto Nadir. Questo cerchio è detto meridiano locale (parola che viene da "medius dies", cioè "mezzo giorno").
Durante l'anno vedremo la lunghezza dell'ombra nel transito cambiare. Diminuirà man mano che ci avviciniamo al 21 giugno, quando sarà la più corta dell'anno. Da quel momento in poi comincerà ad aumentare. Il 21 giugno è il solstizio d'estate, il giorno più lungo dell'anno, dove il sole raggiunge la massima altezza.
Dopo il solstizio d'estate l'ombra si allungherà progressivamente. Il 21 settembre capiterà una cosa particolare: il sole sorgerà esattamente ad Est e tramonta esattamente a Ovest: lo possiamo verificare guardando l'ombra del palo che all'alba coprirà il punto che abbiamo indicato come Ovest, e al tramonto quello che abbiamo indicato come Est. In questa giornata il giorno dura esattamente come la notte. Siamo all'equinozio d'autunno.
L'ombra continuerà ad allungarsi (e le giornate ad accorciarsi) fino al 21 dicembre, quando sarà la più lunga dell'anno. Questo è il solstizio d'inverno, il giorno più corto dell'anno durante il quale il Sole sale di meno in cielo.
Dopo questa data le giornate torneranno ad allungarsi e l'ombra ad accorciarsi. Il 21 marzo è l'equinozio di primavera e accadrà quello che è successo il 21 settembre, in quello d'autunno.. Il sole sorgerà esattamente ad Est, tramonterà esattamente ad Ovest e il giorno durerà quanto la notte.
Le giornate continueranno ad allungarsi fino al successivo solstizio d'estate, e così via.
Per questa volta, basta così!
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