I vari tipi di Orologi Solari

Inizieremo la nostra descrizione sui vari tipi di orologi solari partendo dal più semplice in assoluto: l' orologio equatoriale. La caratteristica fondamentale di questi orologi, che ne caratterizzano anche la facilità costruttiva, è quella di essere non altro che dei modellini del nostro pianeta; il piano dell'orologio rappresenta il piano equatoriale, lo stilo o gnomone rappresenta l'asse di rotazione della terra, il sole ruotando intorno ad esso genera le linee orarie dipartendole esattamente di 15° tra loro. Gli orologi equatoriali fondamentalmente si dividono in tre tipi: piani (fig. 1), sfere armillari (fig. 2) e armille semplificate dette anche ad arco (fig.3).

Gli orologi polari sono orologi altrettanto semplici, lo stilo è sempre posto parallelamente all'asse di rotazione della terra, quindi disposto da sud a nord con inclinazione di 90° - latitudine che è anche l' inclinazione del piano sottostante, ad esso parallelo(fig. 4).

I quadranti piani sono i più diffusi e si dividono in quadranti orizzontali e quadranti verticali; i quadranti orizzontali sono quelli che spesso si vedono ad ornamento di parchi ,giardini ecc. (fig.5). Quelli verticali sono quelli che solitamente vengono disegnati sui muri delle case, sono generalmente i più diffusi e conosciuti e vengono anche impropriamente detti “meridiane”.

I quadranti solari sono strumenti molto complessi che possono eseguire diversi tipi di misurazioni astronomiche, qui di seguito faremo una breve descrizione che aiuterà a distinguere e a leggere i vari tipi di orologi solari.

Le Meridiane Le meridiane sono degli orologi solari semplificati la cui funzione è quella di misurare il mezzogiorno del tempo vero locale, ossia l' intersezione del sole col meridiano locale (il momento in cui la giornata viene divisa in due parti di tempo diurno eguali) nel passato venivano usati per sincronizzare gli imprecisi orologi meccanici. Si presentano come una semplice linea verticale (fig. 6) e si possono trovare sulle pareti di chiese o castelli; ne esistono anche delle versioni interne (a camera oscura) dove i raggi di luce vengono fatti filtrare da un foro gnomonico e colpiscono una linea tracciata nella direzione sud-nord posta sul pavimento.

La lemniscata Come già precedentemente descritto, durante il corso dell'anno, il tempo indicato da una meridiana differisce dal tempo indicato da un orologio di un valore che va da +16 minuti e 33 secondi (tra il 31 ottobre ed il 1° novembre) e -14 minuti e 6 secondi (tra l'11 e il 12 febbraio). Questo scostamento è chiamato equazione del tempo (fig.7) ed è la conseguenza della combinazione dell'inclinazione e dell'eccentricità dell'orbita terrestre. La rappresentazione visiva di questa equazione è l' analemma o lemniscata (fig.8)

Ore astronomiche
nei quadranti ad ore astronomiche le ore vengono misurare secondo il principio 1 ora ogni 15° di rotazione della terra e l' inizio della misurazione parte dalla mezzanotte. Solitamente questi quadranti (se non diversamente indicato) misurano il tempo vero locale, ossia il tempo di quello specifico meridiano, in questi orologi la linea meridiana corrisponde al mezzogiorno (fig.9).
In molti casi si usa misurare il tempo vero del fuso ossia il tempo del nostro fuso orario di appartenenza 15° est di Greenwich. In questo caso il mezzogiorno non corrisponde alla linea meridiana dell'orologio, che solitamente viene indicata con una M o una campanella (fig. 10)

Naturalmente tutte queste misurazioni si riferiscono al tempo vero solare , locale o del fuso, mentre i nostri orologi misurano il tempo medio del fuso di cui abbiamo già parlato sopra. un orologio solare a tempo medio del fuso (TMEC) si presenta così: (fig. 11) oppure su di un doppio quadrante con semi analemmi inverno/primavera – estate/autunno.

Tuttavia nella storia della misurazione del tempo le ore astronomiche sono di utilizzo piuttosto recente, infatti spesso si possono incontrare quadranti ad ore antiche che sono i seguenti:

Temporario
I quadranti ad ore temporarie (detti anche ad ore canoniche o ad ore disuguali) sono dei quadranti che dividono la parte del giorno illuminata dal sole in dodici frazioni di tempo uguali tra loro, pertanto avremo d' inverno ore più corte di sessanta minuti e d' estate ore più lunghe. La misura del tempo parte dall'alba, il mezzogiorno è “la sesta ora” e il tramonto “la dodicesima” (fig.12)

Babilonico
I quadranti ad ore babiloniche misurano il tempo a partire dal sorgere del sole (che è l'ora 24 o 0), l'inizio della misurazione inizia quindi prima o dopo a seconda della stagione (fig.13).

Italico
I quadranti ad ora italica misurano le ore al tramonto del sole, dove l'ora del tramonto è l' ora 24. In passato erano molto diffuse, specie nelle zone rurali dove aveva una certa importanza sapere quante ore di luce restavano per lavorare (fig.14).

Oltre ai vari sistemi orari di solito un orologio solari si possono trovare:
misurazione di eventi solari (solstizi equinozi) funzione di calendario zodiacale, (fig. 9), linee per giorni particolari, meridiane universali (segnano quando il sole è al meridiano di altre località) linee siderali delle stelle che indica il momento in cui una stella culmina nel cielo, ossia quando l' ascensione retta della stella incrocia il meridiano locale (fig. 15), oppure l' altezza e l' azimut del sole (fig. 16).