Meteone

Due diversi metodi per misurare lo scorrere del tempo. Il tempo Siderale e il Tempo Solare. Attraverso un excursus storico, e un analisi fisica capiremo il perchè e il come misuriamo il tempo. 

Orologio

LA NECESSITA’ DI MISURARE LO SCORRERE DEL TEMPO

Sin dall’antichità l’uomo ha avuto la necessità di costruire strumenti che scandissero il tempo, affinché il suo scorrere non rimanesse solo una percezione, ma fosse un fenomeno cumulativo quantificabile. Meridiana

Uno dei primi strumenti utilizzati per la misura del tempo è stata la Meridiana, un orologio solare, le cui origini antichissime risalgono al Neolitico. Fu usata anche da Egizi, Greci e Romani. Oggi invece misuriamo il tempo attraverso orologi meccanici e digitali. Gli orologi meccanici vennero costruiti a partire dal 1300 d.C.

La nostra cultura, la società, i nostri bisogni ci inducono quotidianamente a creare dei riferimenti temporali al fine di scandire le nostre abitudini: svegliarsi, lavorare, mangiare, dormire. L’esempio più semplice è quello di suddividere la giornata in mattina, pomeriggio, sera notte. Siamo portati anche a dover contare i giorni, i mesi, gli anni per darci delle scadenze, o semplicemente dare una misura al tempo della nostra esistenza. Ma al di là di queste esigenze umane troviamo anche esigenze tecniche. È importante assegnare una misura agli intervalli temporali, stimare il tempo di un viaggio, prevedere la durata di un evento, per evitarlo o per sfruttarlo, prevedere la posizione delle stelle nel cielo, il movimento dei pianeti sulla volta celeste. Insomma limitarsi a semplici riferimenti temporali come mattina, pomeriggio, sera, non permetterebbe di soddisfare esigenze tecniche per le quali servirebbe uno strumento di misura più preciso.

Storicamente è stata assegnata al tempo un'unità di misura espressa in secondi, minuti, ore e si è suddiviso il giorno in 24 ore. Ma anche in questo caso è importante definire dei riferimenti temporali fissi perché tale suddivisione possa essere precisa.
Pertanto è essenziale ricercare i segnali che attestano l’inizio del giorno e la sua fine, come è anche importante riconoscere segnali che attestano lo scorrere degli anni; e l’uomo ha sempre ricercato queste informazioni osservando le “lancette” del più maestoso orologio che si presenta dinnanzi ai nostri occhi: l’universo, con gli astri e i pianeti che solcano la volta celeste.

QUANTO DURA VERAMENTE UN GIORNO?

- I primi dubbi sorgono quando proviamo a suddividere un giorno in ore, minuti e secondi: quanto dura un secondo, quanto un minuto e quanto un'ora o un giorno?

- Un secondo è un sessantesimo di minuto; un minuto è un sessantesimo di ora; un'ora è un ventiquattresimo di giorno; e un giorno quant'è?

Le risposte a queste domande apparentemente banali, ci porteranno a capire come sia possibile misurare la durata di un giorno in modi differenti.

Se chiedessimo a un bambino come misurare il periodo di tempo di un giorno senza strumenti, ci risponderebbe che basterebbe osservare quando sorge e tramonta il Sole, ovvero determinando la sua posizione nel cielo (est-sud-ovest). Infatti ogni volta che il Sole raggiunge consecutivamente la stessa posizione, è passato un giorno. Tra due albe c’è la distanza temporale di un giorno, tra due tramonti c’è la distanza temporale di un giorno e così via.

E se contassimo i giorni in base ai movimenti delle stelle piuttosto che basandoci sulle posizioni del Sole?

La Terra gira su sé stessa, attorno al proprio asse e di conseguenza abbiamo la percezione che anche le stelle ruotano sulla sfera celeste. Osserviamo una stella in un punto fisso del cielo. Pian piano la vedremo spostarsi da est verso ovest. Quando la stella tornerà nello stesso punto, sarà passato un giorno. Quindi possiamo affermare che un giorno è determinato da una rotazione completa della Terra attorno al proprio asse.
Ma come definizione non è del tutto corretta, o meglio è incompleta. È verificabile che il tempo affinché una stella compia un giro completo sulla volta celeste, è diverso dal tempo affinché il Sole compia un giro completo sulla volta celeste, quindi esistono due definizioni di “giorno” inteso come intervallo temporale: il GIORNO SOLARE e il GIORNO SIDERALE.

Il GIORNO SIDERALE (dal latino sidereus = stella) è il tempo che intercorre tra due passaggi consecutivi di una stella sullo stesso meridiano terrestre. Per essere più chiari, se mi trovo sulla Terra a Roma e considero una stella che vedo perfettamente a sud, il tempo che trascorrerà per ritrovarla sulla sfera celeste sempre a Roma nuovamente a sud, è detto GIORNO SIDERALE ed ha una durata di 23 ore 56 minuti e 4 secondi.

Il GIORNO SOLARE è il tempo che trascorre tra due passaggi consecutivi del Sole sullo stesso meridiano terrestre.
Il Sole durante l’anno non mantiene però la stessa altezza nel cielo, ecco perché a noi interessa solo quando esso si ritrova sullo stesso meridiano. Nel senso che per un uomo posto a Roma, il giorno solare è l’intervallo di tempo tra due passaggi consecutivi del Sole a mezzogiorno, indipendentemente dall’altezza nel cielo [quest’ultima causata non dalla rotazione terrestre, ma dal moto di rivoluzione attorno al Sole e dall’inclinazione dell’asse della Terra].

GiornoSiderale e Giorno Solare - Copyright MeteOne

 

 

La Terra si sposta sull’orbita terrestre, descrivendo quotidianamente un angolo di circa 1° (in viola). Il GIORNO SIDERALE è l’intervallo di tempo affinché la Terrà ruoti perfettamente di 360° attorno al proprio asse. Il GIORNO SOLARE è il tempo necessario affinché la Terra ritrovi il Sole nella stessa posizione del giorno precedente dallo stesso punto di vista, cioè ruoti di 360° + l’angolo marrone = circa 361°.

 

Tornando al discorso precedente, il periodo di tempo necessario perché un punto d’osservazione sulla Terra rivolto verso il Sole, torni in quella posizione, è detto GIORNO SOLARE.

GIORNO SOLARE e GIORNO SIDERALE hanno però durata leggermente diversa. Affinché la Terra compia un giro completo attorno al suo asse, ovvero affinché una stella effettui due apparenti passaggi consecutivi sullo stesso meridiano, trascorrono 23 ore 56 minuti e 4 secondi. Invece affinché il Sole si ritrovi sullo stesso meridiano (dal punto di vista di un osservatore terrestre), serve qualche minuto in più. Infatti la Terra oltre a ruotare attorno a sé stessa, ruota anche attorno al Sole (moto di RIVOLUZIONE), descrivendo ogni anno un angolo giro, 360° in 365 giorni. Quindi in un giorno la Terra descrive un angolo di circa 1 grado sull’orbita terrestre (che supponiamo circolare per semplicità).

Se in questo momento il meridiano di Greenwich fosse rivolto verso il Sole, una rotazione completa della Terra attorno al proprio asse (GIORNO SIDERALE), non basterebbe a far ritrovare nuovamente il meridiano proiettato sul Sole come ci aspetteremmo, perché nel frattempo la Terra si sarebbe anch'essa spostata sull'orbita terreste andando avanti di circa un grado e lasciando inevitabilmente indietro il punto d’osservazione posizionato in linea col meridiano.

Il nostro pianeta procede quotidianamente avanti di circa un grado sull'orbita terrestre, quindi per ritrovare il meridiano di Greenwich nuovamente rivolto verso il Sole, la Terra dovrebbe ruotare un altro pochino, precisamente di un altro grado attorno a sé stessa, pari al valore dell’angolo descritto sull'orbita in un giorno. Nulla di strano, si tratta una semplice regola geometrica, come possiamo verificare nelle figure.

Giorno Siderale e le Stelle.

 

 

 

Essendo le stelle enormemente distanti rispetto al Sole, affinché un osservatore fisso sulla Terra le ritrovi nella stessa posizione del giorno precedente, serve l’intervallo temporale di un giorno siderale. Invece i movimenti del Sole visti dalla Terra risentono quotidianamente del moto orbitale di rivoluzione, perciò per ritrovare il Sole nello stesso punto del giorno precedente serve un tempo superiore: il giorno solare, 4 minuti più lungo.

 

 

GIORNO SOLARE MEDIO: il tempo misurato dai nostri orologi

Il giorno solare è il tempo che serve alla Terra per ruotare di un angolo di 361° su sé stessa, cioè 360° di rotazione completa più 1° a causa del ritardo solare dovuto al moto di rivoluzione.
Per ruotare di un grado il nostro pianeta ci impiega 3 minuti e 56 secondi, perciò il giorno solare ha durata di 24 ore (giorno solare = 23h 56m 4s + 3m 56s = 24h).

Ma anche qui abbiamo effettuato un’ulteriore approssimazione, perché l’orbita terrestre è ellittica e la Terra la percorre più velocemente quando è più vicina al Sole, descrivendo giornalmente un angolo lievemente maggiore di 1°, mentre ruota più lentamente quando è più distante dal Sole.
Di conseguenza anche il giorno solare non ha la stessa identica durata durante l’anno.
A fini civili, gli orologi di tutto il mondo sono tarati per la misura del GIORNO SOLARE MEDIO che consta di 24 ore, vale a dire 86400 secondi.

Semplificando il TEMPO SIDERALE è quello basato sul tempo di rotazione completa della Terra attorno al suo asse, invece il TEMPO SOLARE è quello che ha come riferimento l’intervallo temporale perché il Sole faccia apparentemente un giro completo sulla volta celeste, ritrovandolo sullo stesso punto cardinale del giorno precedente.

Con il passare dei secoli il moto di rotazione terrestre (attorno al proprio asse) sta rallentando impercettibilmente e il giorno solare medio dura sempre più di anno in anno. Da alcuni decenni a questa parte, si è stimato che la durata del giorno solare medio stia aumentando, dilatando la durata di un anno di circa 1 secondo rispetto al precedente, motivo per cui dal 1972, si è deciso di aggiungere eventualmente 1 secondo in più agli orologi. Non sempre viene effettuata questa aggiunta. Non esiste una regola fissa. I secondi vengono eventualmente aggiunti il 30 giugno o il 31 dicembre. Nel 2013 e 2014 ad esempio non è stato aggiunto nulla, mentre nel 2015 il 30 giugno è stato aggiunto un secondo a tutti gli orologi mondiali. Lo stesso avverrà nel 2016, però il 31 dicembre. Quindi quest’anno durerà un secondo in più rispetto al 2015, e 27 secondi in più rispetto al 1971.
Tali secondi in più sono chiamati “SECONDI INTERCALARI” o “SECONDI BISESTILI” in analogia all'Anno BISESTILE di cui parleremo nel prossimo articolo.

Il nostro calendario è basato sul conteggio del giorno solare. La discrepanza tra giorno solare e giorno siderale ci porta sul piano pratico a notare come giorno dopo giorno le stelle si trovino sempre più ad ovest rispetto al giorno solare precedente. Ciò fa sì che le costellazioni durante un anno si spostino sempre.

Moto Apparente del cielo. Fonte: newton.corriere.it

Se il nostro calendario fosse basato sul giorno siderale, ogni “notte”, ad una determinata ora, vedremmo nel cielo le stesse costellazioni della “notte” precedente fisse nella stessa posizione.

“Notte” tra virgolette perché in tale situazione mentre le costellazioni avrebbero periodo fisso ogni giorno siderale, le fasi solari (alba-tramonto) giungerebbero in orari diversi.

 

 

Discussione Utenti
Non ci sono messaggi in questo articolo

Ultimo bollettino

Sabato 25 Novembre 2017 - 17:02

Irruzione Artica: neve in Appennino, dove?

Proprio in queste ore sull'Italia sta giungendo aria più fredda di matrice Artica. Nelle prossime ore drastico calo della quota... Leggi tutto

Allerte Italia

AllerteItaliaBASE

Ass. "Meteo One"
P.Iva 08066860720
Via Macchiavelli, 112
Altamura (BA) 70022 
info@meteone.it

Seguici su:

   icogoogleplus

Nota - Il Sito fa uso di cookie - I cookie ci aiutano a fornire i nostri servizi. Utilizzando tali servizi, accetti l'utilizzo dei cookie da parte nostra.