Il tempo: un poliedro dalle molte facce che pervade ogni attività umana e non. Per cinque giorni si è discusso del tempo in rapporto alla biologia, alla fisica, alla letteratura, alla teologia, alla storia, al diritto, alla politica, all’economia, alla filosofia, alla medicina.
Il meeting ha avuto una grande partecipazione di pubblico in tutte e cinque le giornate. Molta curiosità ha destato la meridiana esposta davanti alla sala congressi. Una meridiana molto accurata e precisa realizzata dal prof. Vincenzo Favale con gli alunni dell’IPSIA “Sebastiano Bartoli” di Montella.
La curiosità spesso si è trasformata in meraviglia, quando la gente ha scoperto che il giorno solare varia continuamente e che la durata di 24 ore è solo la durata media e convenzionale. Eppure per secoli si è pensato che le stelle fossero fisse, immutabili e immobili e che quindi il Sole potesse costituire un ottimo orologio. Per non parlare di quando, per ignoranza, il Sole è stato considerato addirittura una divinità. Niente di più errato.
Precisamente con linea meridiana o meridiano locale si dovrebbe intendere unicamente la circonferenza che passa per i poli e per il luogo dell’osservatore e l’ombra di un’asta verticale a mezzogiorno si allinea con essa. Ma col tempo essa ha assunto la funzione di orologio solare, ed è stata usata come uno strumento di misurazione del tempo basato sulla proiezione dell’ombra di un’asta, detta “gnomone”, su un grafico o un quadrante predisposto all’uso. Nel caso in esposizione l’ombra della punta, nei giorni di equinozio descrive una retta, mentre tutti gli altri giorni descrive delle iperboli concave o convesse, separate dalla suddetta retta. Nel solstizio estivo l’ombra è minima, in quello invernale è massima. Denotando così immediatamente la declinazione del sole nell’arco dell’anno. Il tutto va calcolato e calibrato in base alla latitudine del luogo ove la meridiana viene posizionata.
Oggi, comunemente, si sa che il giorno dura 24 ore. È il cosiddetto giorno civile. Ma pochi sanno che questa è solo una convenzione. Vediamo il perché. Il giorno è definito come il tempo occorrente alla Terra per compiere un giro su se stessa. Già, ma tale giro varia a seconda che, per misurarlo, assumiamo come riferimento il Sole o le stelle “fisse”. Un giro corrisponde al passaggio consecutivo dello stesso meridiano rispetto al punto di riferimento che abbiamo scelto (Sole o stella). Il tempo impiegato per compiere tale giro lo abbiamo chiamato giorno.
Col primo riferimento si ha il giorno solare col secondo riferimento si ha giorno siderale. Il giorno solare, mediamente, è di 24 h, il giorno siderale invece è costante ed è 23h e 56 min e 4 s.
Pensando, come facciamo sempre per semplicità, che sia la volta celeste a ruotare, possiamo dire che il giorno corrisponde all’intervallo di tempo fra due passaggi consecutivi della stella di riferimento nello stesso luogo. O più brevemente e più tecnicamente diciamo che il giorno è l’intervallo di tempo fra due culminazioni.
Perché le due misure del giorno solare e quello siderale non coincidono?
Bisogna tener conto dell’orbita terrestre intorno al Sole. La terra ruota intorno al Sole e si muove con una velocità molto grande per l’esperienza umana, cioè una velocità di oltre 100.000 km/h. Quindi essa in 24 ore percorre oltre 2.400.000 km dell’orbita. Tale distanza è pari quasi ad un grado dell’orbita. Quindi, per avere la culminazione successiva, la Terra deve ruotare ancora per quel grado che si è spostata “correndo” intorno al Sole. Questo spostamento invece è insignificante rispetto alle stelle “fisse”. A questo è dovuta la discordanza temporale fra giorno solare e giorno siderale. La Terra gira su se stessa con una velocità equatoriale di circa 1670 km/h per compiere un grado impiega circa 4 minuti, ecco chiarita la discordanza fra giorno solare e giorno siderale.
Ora c’è da considerare un altro problema: la discordanza, fino ad un massimo di 16 minuti e mezzo, fra giorno solare e giorno civile.
Se l’orbita terrestre intorno al Sole fosse circolare, come si è pensato per molti secoli, allora tutti i giorni avrebbero avuto la stessa durata. Ma l’orbita di rivoluzione è ellittica e la velocità, per la seconda legge di Keplero, varia istante per istante. La seconda legge di Keplero dice che "In ogni orbita il raggio vettore - cioè il segmento che unisce il Sole al pianeta - copre aree uguali in tempi uguali. Le aree descritte dal raggio vettore, sono proporzionali al tempo impiegato a descriverle."
Rappresentazione grafica della seconda legge di Keplero. (Credit: www.scienzagiovane.it)
Nella figura le aree colorate in rosso sono uguali, e percorse in tempi uguali. Questo comporta che la velocità deve necessariamente variare a seconda di come varia il raggio vettore. Il raggio vettore varia istante per istante, quindi la velocità varia continuamente. E il tempo per ottenere due culminazioni varia ogni giorno durante tutto l’anno. Pertanto 24 h è la durata media dei giorni solari. Essa scandisce e definisce il cosiddetto giorno civile e non la durata del giorno solare vero. Quest’ultimo quindi va corretto secondo una tabella, detta equazione del tempo, stabilita giorno per giorno. I giorni che differiscono di più rispetto all’orario segnato dalla meridiana e quello segnato dall’orologio sono a cavallo del 3 novembre quando la differenza è di -16 minuti e mezzo, mentre quelli a cavallo del 14 febbraio quando la differenza è di +14 minuti. Immaginate se, dovendo prendere il treno, ci basassimo sull’orario della meridiana. Ne perdereste molti a novembre o arrivereste con un quarto d’ora di anticipo a febbraio.
Gesualdo, 11 ottobre 2012
Michele Zarrella
Ha collaborato il prof. Vincenzo Favale
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Martedì 11 Settembre,2012 Ore: 13:17