Meridiana

Una meridiana indica l'ora grazie all'ombra che il Sole proietta su una superficie segnata da linee. Gli esemplari più antichi giunti fino a noi vengono dall'Egitto del XV secolo a.C., e fino alla diffusione degli orologi meccanici, alla fine del Medioevo, è stata il mezzo principale per suddividere la giornata.

Che cos’è

Una meridiana è uno strumento che indica l’ora attraverso la posizione di un’ombra. Un’asta o una lama, lo gnomone, si erge sopra una superficie tracciata di linee, e la sua ombra le percorre man mano che il Sole attraversa il cielo.

La tavola mostra una meridiana orizzontale da giardino calcolata per 45° di latitudine, vista dall’alto, con lo gnomone visto di profilo. Lo spigolo inclinato dello gnomone, lo stilo, punta verso il polo celeste: per questo le ore risultano uguali in ogni stagione.

Come funziona

La Terra compie un giro al giorno attorno a un asse che, nell’emisfero boreale, punta quasi esattamente verso la stella Polare. Visto da terra, il Sole ruota attorno allo stesso asse con un ritmo costante di 15° all’ora. Uno stilo parallelo all’asse si trova quindi al centro del cerchio che il Sole descrive ogni giorno, e il piano che passa per lo stilo e per il Sole ruota con lo stesso ritmo regolare in ogni stagione. In pratica lo stilo è inclinato verso nord (verso sud nell’emisfero australe) di un angolo pari alla latitudine: circa 41,9° a Roma e 45,5° a Milano.

Su una meridiana orizzontale quel piano rotante taglia una lastra piana: l’ombra vi si sposta in modo irregolare, perciò le linee orarie non sono equidistanti. L’angolo fra la linea del mezzogiorno e la linea di una data ora segue una regola semplice: la sua tangente è uguale al seno della latitudine moltiplicato per la tangente di 15° per ogni ora di distanza dal mezzogiorno. A 45°, le linee da una a sei ore dopo mezzogiorno cadono a circa 11°, 22°, 35°, 51°, 69° e 90°. Si addensano attorno al mezzogiorno e si allargano verso le sei, ad angolo retto con la linea del mezzogiorno.

Orologio a ombra egizio: al mattino la traversa era rivolta a est, a mezzogiorno lo strumento veniva girato.

Una meridiana segna l’ora solare locale, che non coincide con quella dell’orologio. L’ora civile segue il meridiano centrale del fuso, che per l’Italia è quello di 15° Est, all’incirca quello dell’Etna. Una meridiana ritarda quindi di 4 minuti per ogni grado di longitudine a ovest di quel meridiano e anticipa altrettanto per ogni grado a est. Poiché l’orbita terrestre è un’ellisse e l’asse della Terra è inclinato, il Sole anticipa o ritarda inoltre fino a circa 16 minuti nel corso dell’anno: è l’equazione del tempo, spesso incisa in una piccola tabella accanto al quadrante. L’ora legale aggiunge ancora un’ora.

Come costruirla

Servono una lastra piana di ardesia, pietra, legno duro o metallo di circa 30 cm, un triangolo sottile di ottone o alluminio per lo gnomone, un goniometro, un righello, una livella a bolla e una calcolatrice. Le istruzioni valgono per l’emisfero boreale; a sud dell’equatore il centro va vicino al bordo nord e lo stilo sale verso sud.

Tracciare le linee orarie. Ricavate la vostra latitudine da una carta, al decimo di grado. Segnate il centro della meridiana vicino al bordo sud della lastra e tracciate da lì la linea del mezzogiorno fino al bordo opposto. Per ogni ora calcolate l’angolo con la regola vista sopra e tracciate la linea su entrambi i lati della linea del mezzogiorno: le ore del mattino a ovest, quelle del pomeriggio a est. Tracciate direttamente a 90° le linee delle sei, dove la regola non vale più: questa meridiana semplice copre le ore dalle sei alle diciotto.

Ritagliare lo gnomone. Ricavate un triangolo rettangolo con l’angolo acuto pari alla vostra latitudine. Fissatelo in verticale sulla linea del mezzogiorno, con la punta sul centro, in modo che lo spigolo inclinato salga verso nord. Se la lama è più spessa di due o tre millimetri, allontanate le due metà del quadrante di quello spessore: le linee del mattino partono da una faccia, quelle del pomeriggio dall’altra.

Trovare il nord geografico. La bussola indica il nord magnetico, che può discostarsene di diversi gradi. In una giornata di sole piantate un bastone verticale su un terreno piano, segnate la punta della sua ombra a metà mattina e tracciate un cerchio che passi per quel segno, con centro al piede del bastone. Nel pomeriggio segnate il punto in cui la punta dell’ombra tocca di nuovo il cerchio. La retta che unisce i due segni va da est a ovest, con il segno del mattino a ovest. Stando sul segno del mattino e guardando quello del pomeriggio, il nord è a sinistra. Il risultato è approssimato, perché il percorso del Sole si sposta un poco nel corso della giornata; è più preciso vicino ai solstizi.

Installarla. Posatela su un supporto in bolla, con la linea del mezzogiorno sulla direzione nord-sud e lo gnomone che sale verso nord.

Sicurezza. Non guardate mai il Sole direttamente, nemmeno per un istante, e mai attraverso un binocolo o una lente: il danno agli occhi è indolore e può essere permanente. Smussate gli spigoli di uno gnomone metallico e collocate la meridiana dove nessuno possa cadere sulla sua lama.

Storia ed evoluzione

Meridiana dipinta su una scheggia di calcare, trovata nel 2013 nella Valle dei Re e datata al XIII secolo a.C.

Le meridiane più antiche giunte fino a noi sono orologi a ombra egizi del regno di Thutmose III (circa 1479-1425 a.C.). Sono regoli di pietra a forma di L: al mattino la traversa rialzata a un’estremità era rivolta a est e proiettava l’ombra su tacche lungo il regolo; a mezzogiorno lo strumento veniva girato verso ovest. Nel 2013 un’équipe dell’Università di Basilea ha trovato un altro tipo di meridiana sul pavimento di una capanna di operai nella Valle dei Re: una scheggia piatta di calcare dipinta con un semicerchio nero diviso in dodici settori e un foro centrale per un piolo.

La tradizione greca attribuisce ad Anassimandro di Mileto, verso il 560 a.C., l’introduzione dello gnomone in Grecia sulla base di pratiche babilonesi. Greci e Romani scolpivano meridiane emisferiche, coppe di pietra le cui linee dividevano in dodici parti il tempo di luce. Erano ore disuguali: un’ora d’estate durava più di un’ora d’inverno. Plinio il Vecchio riporta due date per la prima meridiana pubblica di Roma, il 293 e il 263 a.C. La seconda fu portata da Catania durante la prima guerra punica. Tracciata per la Sicilia, a Roma segnava un’ora un po’ sbagliata, eppure servì per 99 anni, finché nel 164 a.C. non se ne collocò accanto una più precisa.

Una meridiana canonica: un piolo nel foro centrale proiettava la sua ombra sulle linee sottostanti.

Nell’VIII secolo il monaco inglese Beda il Venerabile incoraggiò le meridiane che segnavano le ore della preghiera, e molte chiese medievali avevano una semplice meridiana incisa su una pietra del muro sud. Uno stilo parallelo all’asse terrestre dà ore uguali tutto l’anno. L’astronomo Ibn al-Shatir ne costruì uno nel 1371 per la moschea degli Omayyadi di Damasco, e le meridiane europee adottano il principio almeno dal 1446. Gli orologi meccanici si diffusero in Europa dal XIV secolo, ma a lungo rimasero imprecisi e venivano regolati sulle meridiane.