Il Notturnale: un orologio notturno

Astronomia
Notturnale

Il Notturnale è uno strumento per calcolare l'ora locale a partire dalla data e dalla posizione di alcune stelle di riferimento.
In questa pagina vi racconto com'è fatto e come funziona, e vi dò un modello pronto da scaricare e costruire. Così, se vi trovaste persi in un deserto di notte e il vostro orologio avesse le pile scariche, potrete facilmente dire che ore sono (OK, se vi siete persi in un deserto avete sicuramente dei problemi ben più seri dell'orario, ma almeno volete ammettere che è un bel gadget astronomico?). ;-)

Da sempre il moto del Sole e delle Stelle è servito da riferimento per il computo del tempo degli uomini.
Il moto diurno del Sole, tracciato per mezzo di meridiane e orologi solari, permetteva di dividere il giorno in "ore". L'alternarsi delle fasi lunari ha ispirato l'odierna scansione delle settimane e dei mesi, mentre il cammino del Sole attraverso le costellazioni dello Zodiaco faceva da calendario e aiutava a seguire l'andamento delle stagioni.

Tutti quanti conosciamo meridiane o orologi solari, e ci è chiaro il principio del loro funzionamento, basato sul moto diurno del sole. Probabilmente sono meno noti gli strumenti usati per calcolare l'ora di notte.
Il Notturnale, detto anche Notturlabio o orologio stellare, è uno di questi orologi notturni, che danno l'ora in base alla posizione di alcune stelle.

Com'è fatto e come si usa (leggete almeno questo paragrafo!)

Prima di tutto, scaricate il file PDF e stampatelo, fronte e retro su un cartoncino e poi ritagliate il cerchio e l'alidada (l'alidada è quella specie di lancetta, e ha questo nome strano perchè gliel'hanno dato gli Arabi, che nel Medioevo erano gli unici che studiavano il Cielo, mentre in tutta Europa erano tutti analfabeti e ignoranti). Procuratevi un fermacampione o un rivetto, e fissate il centro dell'alidada al centro del cerchio (dovrebbe essere a prova di scemo, ma in ogni caso, i due punti sono segnati con un simbolo simile e nella seconda pagina c'è un disegnino).

Se volete fare le cose per bene, potete stampare le due pagine su due fogli e poi incollarli sul davanti e sul retro di una tavoletta circolare, e magari incollare anche l'alidada su un supporto più robusto. L'orientamento relativo del fronte e del retro del disco non è importante. L'importante è che i due pezzi (disco e alidada) possano ruotare l'uno rispetto all'altro. Anche aggiungere un filo a piombo sospeso per il centro può essere utile.

Bene, ora guardate il vostro capolavoro: sul disco vedrete due scale, una esterna contrassegnata con i nomi dei mesi e con i numeri dei girorni dei mesi crescenti in senso orario, chiamata solitamente disco calendario, e una scala interna contrassegnata con le 24 ore del giorno, chiamata ovviamente disco orario.
L'alidada, invece, ha tre indicazioni: da un lato una freccia che andrà diretta verso la Stella Polare (indicata con Polaris), dall'altro lato una freccia che andrà diretta verso i Puntatori della Polare (le stelle Alfa e Beta dell'Orsa Maggiore), e un indice su cui andremo a leggere l'ora indicata dal Notturnale.

OK, adesso aspettate che si faccia buio (ma no?!?), trovate un sito sufficientemente scuro dove sia possibile vedere l'orizzonte Nord (una bussola può essere d'aiuto) e provate a identificare le costellazioni sulla mappa sul retro del disco.
Attenzione: salvo alcune condizioni particolari, di solito non è possibile osservare nello stesso momento l'Orsa Maggiore (detta anche Grande Carro) e Cassiopea. È sufficiente che troviate una delle due costellazioni e la Stella Polare (Polaris). Ricordate anche che sotto cieli cittadini potrebbe essere difficile identificare le stelle dell'Orsa Minore.

Non arrabbiatevi con me se le dimensioni dei dischi non rappresentano correttamente la luminosità delle stelle: insomma, la mappa è solo indicativa!

Bene, avete trovato la Polare e l'Orsa Maggiore? Allora adesso cercate sul disco calendario (quello più esterno) la data di oggi, e impugnate il disco in modo che il punto che indica la data odierna sia rivolto verso il basso, rivolgete lo strumento verso Nord, e ruotate l'alidada in modo che un'estremità punti verso i Puntatori della Polare e l'altra estremità punti verso la Stella Polare.

Guardate l'ora indicata dall'indice sull'alidada: questa è l'ora locale nel momento in cui state osservando!

Se invece non avete trovato l'Orsa Maggiore, ma avete trovato Cassiopea, orientate l'alidada verso Schedar (v. mappa), e sottraete 10 ore e 20 minuti al valore che leggete sul disco orario.

Aiuto! L'ora è sbagliata!

Ci sono varie ragioni per cui l'ora del vostro orologio da polso potrebbe essere diversa da quella indicata dal Notturnale.

La più banale è che magari siamo in estate e il vostro orologio è regolato sull'ora legale, e cioè un'ora avanti rispetto all'ora locale del vostro fuso orario di riferimento.
Un'altra ragione è legata al fatto che in realtà il vostro orologio non segna l'ora locale, ma segna piuttosto l'ora del fuso orario di riferimento, che potrebbe essere su un meridiano diverso da quello in cui vi trovate in questo momento.
Se sapete la longitudine del vostro sito osservativo, è facile calcolare la differenza tra ora locale e ora del meridiano di riferimento (per l'Italia, meridiano 15° Est): basta contare 4 minuti di ritardo per ogni grado di longitudine a Ovest del meridiano di riferimento (o 4 minuti di anticipo per ogni grado a Est).

In realtà non è tutto. Ci sono altre fonti di "errore", non ultima l'imprecisione dello strumento, che ha tacche ogni 10 minuti: insomma, io ho fatto di tutto per farlo nel migliore dei modi, ma è pur sempre uno strumento didattico, mica un orologio per astronauti!

Come funziona

Dov'è il trucco? Come fa questo aggeggio a dire l'ora? Vediamo come funziona.

Durante la notte, il Cielo sembra girare attorno alla Stella Polare (che guarda caso si trova al posto giusto al momento giusto), a causa della rotazione della Terra attorno al proprio asse. Siccome le posizioni dei Puntatori della Polare sono fisse rispetto alla Polare, li possiamo usare come una grande "lancetta" per tener traccia del passare del tempo. Se i Puntatori hanno ruotato di 15° attorno alla Polare, allora è passata un'ora (360°/24h=15°/h). Allora mettiamo una tacca ogni 15°, così possiamo seguire il trascorrere delle ore in una notte. Alla fine avremo 24 tacche, una per ogni ora del giorno.

Ora, tutti quanti sappiamo che in 24 ore la Terra fa un giro attorno a sé stessa. Ma siamo più precisi: ci vogliono 24 ore perché il Sole culmini di nuovo sul nostro sito osservativo (questo periodo lo chiamiamo giorno solare). Ma ci vogliono circa 23 ore e 56 minuti perché una stella culmini di nuovo (questo periodo si chiama giorno sidereo). Come mai?

Il fatto è che mentre la Terra fa un giro completo attorno al proprio asse, si sposta di un poco anche lungo la sua orbita, e cioè di circa 1° (per essere precisi, di 0.98°~360°/365.25 giorni), dunque dopo un giorno il Sole arriva in Cielo in ritardo di circa 4 minuti rispetto alle stelle (infatti 24h/360°=4min). Questo fa sì che durante l'anno il Sole sembri "camminare" tra le stelle.

Guarda caso, alla mezzanotte del 5 Marzo il Sole si trova esattamente a 180° di ascensione retta (approssimativamente dall'altro lato del Cielo) dai Puntatori della Polare, che a quell'ora culminano. Allora usiamo la data del 5 Marzo per calibrare il nostro orologio: se portate l'alidada in questa posizione, leggete le 24, mezzanotte appunto.
Il giorno dopo, però, a causa della rivoluzione attorno al Sole, i Puntatori culmineranno 4 minuti prima (e a mezzanotte saranno un po' più a oriente). Per compensare questo effetto, no ruotiamo il disco calendario di circa 1°. Allo stesso modo, se sono passati 10 giorni dal 5 Marzo, ruotiamo il disco di circa 10°. Insomma, dividendo il disco in 365 parti e allineando la tacca corrispondente al 5 Marzo con la tacca delle 12, abbiamo costruito un orologio in grado di dirci l'ora in qualsiasi momento di qualsiasi giorno dell'anno!

Dovete sapere che questo Notturnale non è uno strumento che potrete usare per sempre senza ricalibrarlo. La precessione degli equinozi, infatti, fa sì che molto, molto lentamente, la data su cui calibrare il nostro orologio notturno si vada spostando di poco. In particolare, questo spostamento ammonta a circa 4 minuti ogni 71 anni.
Questo per dire che se dopo un millennio non avrete ricalibrato il vostro notturnale, esso segnerà orari sbagliati di un'ora! Insomma, non ditemi che non vi avevo avvertito!
Come? Tra un millennio non ci sarete?
Tanto meglio, perché vi troveste con un'altra poco gradita sopresa: sempre a causa della precessione degli equinozi, l'attuale Stella Polare non indicherà più il Nord, e il Notturnale non si potrà più utilizzare...

Particolarità del Notturnale di gerlos

Navigando in Internet e consultando il primo link tra le pagine correlate, troverete diverse versioni del Notturnale, tutte più o meno simili tra loro. I notturnali tradizionali sono di solito fatti con un manico, un disco con un foro al centro e un'alidada. Tradizionalmente, l'osservatore doveva traguardare la Polare attraverso il foro al centro dello strumento, e poi ruotare l'alidada per leggere l'ora sul disco orario.

Progettando il mio Notturnale ho voluto semplificare lo strumento, ed ho eliminato il manico (tanto chiunque è in grado di prendere un disco tenendo in basso un punto), ma soprattutto ho voluto evitare il foro centrale, perché è sempre difficile guardarci attraverso per trovare la Polare. Per questo l'alidada con due frecce: è molto più semplice portare la Polare e i Puntatori al bordo del disco!

Potete utilizzare il Notturnale come volete: ne potete fare tutte le copie che volete e lo potete dare ad amici e parenti, lo potete modificare e dare in giro versioni modificate. Ricordate solo che il lavoro è rilasciato con licenza Creative Commons Attribuzione-Condividi allo stesso modo. Vuol dire che siete tenuti a indicare sempre me come autore originale e/o il mio sito web, anche nelle vostre versioni modificare, che devono essere rilasciate con la stessa licenza.
Se volete creare un lavoro derivato dal mio (nel rispetto della licenza), vi spedisco volentieri il file OpenOffice originale su cui potete lavorare per creare il vostro Notturnale personalizzato. Basta che mi contattate.

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commenti

ritratto di Gaspare

Notturnale

ciao,
da appassionato calcolatore di meridiane trovo bellissimo il tuo notturnale, pensa che ho fatto studi per creare una meridiana notturna usando la luna come fonte di luce, ma non sono approdato a nulla...
La tua soluzione dimostra che le cose più semplici (ed ingegnose) sono sempre le migliori (per semplice intendo prendere come riferimento la rotazione apparente della volta celeste)

Complimenti ancora!

Gaspare

ritratto di gerlos

Notturnale e orologio lunare

Grazie per i complimenti!
Però il Notturnale non è una mia invenzione. In realtà è uno strumento inventato nel Rinascimento (mi pare), che spesso veniva associato a quadranti solari portatili (ad esempio, il davanti dello strumento faceva da quadrante solare, mentre il retro da notturnale).
Inoltre molti siti web di didattica dell'astronomia ne parlano. Nelle pagine correlate trovi un link a una delle migliori pagine che ho trovato che parlano del Notturnale.

Riguardo alla tua idea di un orologio lunare, mi puoi dire di più?
Immagino che per un orologio del genere non sia affatto banale da progettare (anche perché i moti della Luna sono piuttosto irregolari), e che sia molto importante tener conto delle fasi lunari.
Così, durante la Luna Piena la Mezzanotte sarà indicata quando l'ombra è in direzione Nord-Sud, mentre durante il Primo Quarto sarà indicata quando l'ombra è in direzione Est-Ovest, almeno approssimativamente...

ritratto di Scoiattolo C.

Notturnale, istruzioni

Bello, complimenti, e grazie per la pagina.
Tuttavia ho trovato alcune difficoltà nel costruirlo, ti vorrei fare delle domande. Io non ho la stampante fronte-retro, così ho dovuto stampare i due fogli separatamente e avrei l'intenzione di incollare tra i due un cartoncino per rendere l'oggetto più solido. Sulle istruzioni c'è scritto: " L'orientamento relativo del fronte e del retro del disco non è importante". Intendi dire che non è importante come incollo i due pezzi? Non hanno una posizione rispetto all'altro cerchio?
Un'altra domanda è: "e impugnate il disco in modo che il punto che indica la data odierna sia rivolto verso il basso". verso il basso cioè verso di noi? Anche perchè intendendo il basso come il terreno, non riusciremo mai a far coincidere l'alidada con la stella polare e con i Puntatori dell'Orsa Maggiore, giusto?
Ti ringrazio

ritratto di gerlos

Re: Notturnale, istruzioni

Grazie per i complimenti.
Sì, puoi incollarli come vuoi, basta che i centri dei cerchi coincidano.

Idealmente, il notturnale va tenuto in verticale, di fronte a te rivolto a Nord. Quando tieni il disco verticale, c'è sempre una parte del disco che è rivolta verso il terreno. Noi vogliamo che sulla parte rivolta verso il terreno si legga la data al momento dell'osservazione.
A questo punto, il disco è di fronte a noi, orientato correttamente, e noi dobbiamo solo spostarci a destra o a sinistra, fino a quando vediamo da un lato il Grande Carro e dall'altro la Polare.
Adesso ruotiamo l'alidada, in modo che sia orientata parallelamente alla congiungente Polare-Puntatori del Grande Carro.
Sul disco orari si dovrebbe leggere l'ora legale.

Spero di averti risposto in modo soddisfacente.

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