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Bussola solare

Quando ancora non era in uso la bussola magnetica e naturalmente ancor meno quella giroscopica, per cercare l'orientamento, specialmente in mare, gli unici mezzi a disposizione erano gli astri. E tali sono ancora oggi in particolari circostanze, per esempio quando ci si trova in latitudini molto elevate, sia Nord che a Sud, per cui tanto la bussola magnetica che la girobussola non danno più indicazioni valide o addirittura non danno proprio alcuna indicazione. I motivi sono semplici: il campo magnetico terrestre nei pressi dei poli è quasi verticale e la componente orizzontale (quella che viene utilizzata dalla bussola magnetica) è praticamente inesistente o è comunque molto piccola. Inoltre, poiché , come noto, i poli magnetici non coincidono con quelli geografici, i valori di declinazione diventano molto grandi e variabili in maniera vistosa da luogo a luogo.

Per quanto riguarda la girobussola, come si è avuto modo di dire in un precedente intervento, l'abbattimento dell'orizzonte, che provoca l'orientarsi in meridiano dell'asse del girostato, è molto lieve e diventa addirittura nullo proprio sui poli. Generalmente in zone del genere si fa uso di sistemi di navigazione radioassistiti o satellitari o anche inerziali, questi ultimi utilizzanti le proprietà di stabilità girostatica e la misura delle accelerazioni cui è sottoposto il mobile, nave o aereo.

Esiste comunque un'altra possibilità , molto meno sofisticata ma perfettamente valida: usare le cosiddette bussole astrali o solari. In particolare queste ultime si possono considerare delle meridiane - ossia quegli orologi spesso riportati artisticamente sui muri di vecchi edifici - usate peraltro al contrario.

Ci spieghiamo: la meridiana è uno strumento costituito da un quadrante sul quale è infissa un'asta, detta « gnomone» , posta in maniera che risulti parallela all'asse di rotazione terrestre. Il Sole, nel suo moto diurno proietta l'ombra dello gnomone sul quadrante, sul quale è riportata una graduazione oraria costituita da linee che si dipartono dalla base dello gnomone. Dove si trova l'ombra si legge l'ora, naturalmente « solare vera locale» , vale a dire ora riferita all'effettivo astro Sole e relativa alla posizione dell'osservatore che si trova su un certo meridiano, vale a dire si trova in una determinata longitudine. Per avere l'ora solare media - ossia riferita a un Sole fittizio che si muove di moto uniforme lungo l'equatore celeste e consente quindi la costruzione di orologi il cui movimento meccanico è uniforme - sempre locale (ossia relativa alla posizione dell'osservatore), bisogna tener conto dell'» equazione del tempo» , ossia della differenza esistente fra ora solare vera e media, che può raggiungere due volte all'anno il valore di una quindicina di minuti da aggiungere o sottrarre all'ora vera per avere quella media. Infatti è su quest'ultima che viene regolato il trascorrere del tempo, dal momento che la durata del giorno solare vero è variabile da giorno a giorno. Su molte meridiane si nota un piccolo grafico a forma di otto, mediante il quale si può correggere la lettura fatta sul quadrante per avere l'ora media in funzione dell'epoca dell'anno, ossia della data.

Un tempo, quando le comunicazioni erano lente e praticamente non interessava molto la conoscenza della precisa contemporaneità degli eventi che avvenivano in luoghi diversi, era sufficiente l'indicazione oraria di una meridiana per avere idea dell'ora del giorno. Oggi bisogna invece regolare gli orologi su un tempo comune, rinunciando ad avere l'ora locale e adottando invece l'ora legale del fuso orario di appartenenza (si dice legale perché viene stabilita per convenzione ed è quindi quella che detta legge, ossia è l'ora comune di riferimento). Pertanto l'indicazione di una meridiana deve essere corretta per tenere conto della posizione di chi ne legge le indicazioni. Praticamente ciò che interessa è la longitudine dell'osservatore. Chi costruisce una meridiana, oggi, nel preparare il quadrante con le indicazioni orarie deve tener conto della longitudine della posizione della meridiana stessa.

Supponiamo adesso, dopo aver dato un rapido sguardo al funzionamento della meridiana, di averne una col quadrante che possa essere inclinato in modo che lo gnomone risulti angolato rispetto al piano orizzontale di un angolo pari alla latitudine del luogo. Conoscendo la propria ora legale del fuso, che chiameremo tf, si passa all'ora solare vera, che chiameremo tv, con due passaggi: primo, si corregge l'ora legale mediante la correzione fuso - questa, indicata con cm, è in pratica la differenza, tradotta in valori temporali, fra longitudine locale e longitudine del meridiano centrale del fuso - ottenendo così l'ora media locale, che chiameremo tm; secondo, si applica l'equazione del tempo, che chiameremo +m, per ottenere l'ora solare vera.



Orientiamo adesso il quadrante in modo che l'ombra dello gnomone vada a cadere su tale ora e, in corrispondenza dello 0 avremo l'indicazione del Nord vero. Lo strumento diventa quindi una bussola che, peraltro, necessita di continuo « aggiornamento» , nel senso che bisogna fare in modo che l'ombra dello gnomone vada a cadere sempre sulla graduazione dell'ora solare vera istantanea.

Per esempio, stando a Genova, che è in longitudine 9° E, si esegue 9° meno 15° (longitudine centrale del nostro fuso orario) ottenendo -6°. Poiché ad ogni grado corrispondono 4 minuti, avremo cm = - 6x4 = -24 minuti di correzione, da sottrarre quindi all'ora letta sull'orologio. Supponiamo di avere letto tf = 15h 45m; la prima correzione è quindi 15h 45m -24m= 15h21m, che è il tm. Supponiamo ancora di essere per esempio al 15 gennaio, per cui ricaviamo+m= -10m e in definitiva è tv= 15h 11m. Con tale dato orientiamo lo gnomone in modo che l'ombra capiti sull'indicazione 15h,11m e abbiamo così l'indicazione del Nord in corrispondenza della graduazione 12.

Naturalmente le bussole solari da usare effettivamente sono costruite in modo da semplificare le operazioni, ma il concetto di funzionamento è quello descritto. E dopo aver analizzato il funzionamento di una bussola solare diciamo normale, è interessante vedere una maniera molto semplice per averne a portata di mano una che peraltro consente solo un'indicazione molto grossolana ma tuttavia sufficiente a un sommario orientamento. Si tratta di usare il proprio orologio, sul quale leggere l'ora e quindi, tenendone orizzontalmente il quadrante, orientarlo in modo che l'indicazione dell'ora sia diretta verso il Sole. Così facendo l'indicazione 12 del quadrante risulta essere in direzione sufficientemente approssimata per Nord. Siccome però le indicazioni orarie degli orologi sono a 12 ore (salvo qualche rara eccezione con l'indicazione a 24 ore), l'indicazione da portare verso il Sole deve essere divisa per due.

Facciamo un esempio: leggiamo sull'orologio le 3 ed è pomeriggio, quindi in realtà sono le 15; dividiamo per 2 e otteniamo 7,5 per cui l'indicazione da portare verso il Sole è quella compresa fra la cifra 7 e la cifra 8, cioè in pratica 7 e mezzo. Ancora sono le 10 del mattino; dividiamo per 2 e otteniamo 5: questa è l'indicazione da portare verso il Sole; e così via. In questa maniera non si ha certamente una bussola per governare una nave, tuttavia un sommario e più che sufficiente orientamento è facilmente ottenibile, per esempio in aperta campagna o in mare o anche in città. Purché ci sia il Sole, naturalmente.

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