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Gli orologi nel tempo PDF Stampa E-mail
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Scritto da Maria Rispoli   
Venerdì 18 Marzo 2011 21:10

Gli orologi

I primi misuratori del tempo giornaliero furono ovviamente le meridiane. La più antica è del 1450 a.C. (quasi tremila cinquecento anni fa) ed è egizia. Più o meno dello stesso periodo la clessidra o orologio ad acqua, a sabbia.

 

  

I primi orologi meccanici compaiono nella seconda metà del XIII secolo. Il meccanismo sul quale si basano è il bilanciere: due palette in un braccio oscillante ingranano con i denti di una ruota, a denti frontali, mossa da un peso in discesa. Altri pesi e ingranaggi collegati all'albero della ruota frontale, avevano il compito di far suonare le ore. L'orologio più antico, di questo tipo, di nuovo funzionante dal 1956 è quello della cattedrale di Salisbury. E' del 1386, nel pieno della guerra dei cent'anni, subito dopo le rivolte dei lollards, quando Geoffrey Chaucer scrive i Canterbury Tales. Anche a Wells, nel sud ovest dell'Inghilterra, esiste un orologio, dello stesso periodo, che oltre mostrare la data e la fase della luna, muove, ogni ora, quattro cavalieri con cavallo.

L'orologio a molla comparve verso la metà del 1400. La molla permette di fare a meno dei pesi e quindi ci pone nella prospettiva di un orologio portatile, ma la molla ha un difetto, man mano che si distende esercita una forza decrescente, mentre i pesi esercitavano una forza costante. La soluzione tecnica sarà l'invenzione di un tamburo conico o piramide: una corda che unisce la molla al tamburo compensa l'allentamento della molla. Esiste un disegno di Leonardo da Vinci, del 1490, che descrive esattamente il funzionamento della piramide.

Il principio del pendolo, scoperto da Galilei nel 1581 (il tempo di oscillazione di un pendolo è costante e indipendente dall'ampiezza dell'oscillazione) permetterà a Huygens, dopo il 1650, di costruire i primi orologi basati sul pendolo. Quando all'orologio a pendolo sarà applicato il meccanismo dello scappamento con ruota a pioli (inventato da Galileo e riscoperto quasi cento anni dopo) o ad ancora (1670) il salto qualitativo nella misurazione del tempo ci avrà già portato nel XIX secolo.

I primi orologi portatili appaiono verso la metà del 1400 e, per quanto chiamati "uova di Norimberga", vennero in realtà costruiti a Milano.

Gli orologi solari

Una tradizione ricca di significato, quale quella degli orologi solari, può essere riscoperta nella didattica. Per questo, chiarirne con rigore scientifico gli elementi costitutivi apre la strada alla costruzione di percorsi che impegnano la creatività dell’insegnante.

A molti sarà capitato di imbattersi in un orologio solare, collocato su una chiesa in montagna, su una baita, in una piazza cittadina o su una costruzione moderna. Antichi o recenti, questi strumenti silenziosi non mancano di esercitare un fascino discreto, di sollevare curiosità e interrogativi sul significato delle bizzarre linee segnate o sulla inclinazione dell'asta che proietta l'ombra. Infatti, se per alcune delle linee, che riportano le cifre delle ore, la funzione è chiara, non altrettanto si può dire per altre, perpendicolari al suolo, variamente inclinate o ellittiche, certamente non casuali o decorative.

Composizione e segni sul quadrante solare

Un quadrante solare (QS) può essere definito come una superficie recante una serie di linee, cifre e indicazioni, atte a misurare l’ora del giorno e, in alcuni casi, la data, utilizzando l’ombra su di essa proiettata da un oggetto (asta metallica, colonna o obelisco, catena o filo) opportunamente collocato ed orientato, denominato gnomone o stilo. La superficie è generalmente piana, verticale (su una parete) o orizzontale; esistono inoltre orologi su superficie curve, concave, convesse o variamente irregolari. Il complesso del quadrante e dello gnomone costituisce l’orologio solare. Il termine meridiana, che nella lingua italiana è assunto come sinonimo di orologio solare, più propriamente indica un particolare tipo di orologio solare, che misura solo il mezzogiorno vero locale.

Lo gnomone è l’oggetto che produce l’ombra sul quadrante, permettendo così la lettura dell’ora. Nel caso degli orologi orizzontali lo gnomone è costituito da un obelisco, per quadranti di notevoli dimensioni collocati in un contesto urbano, o da una asta o squadra verticale per orologi orizzontali da giardino o portatili. Nel caso dei quadranti verticali, lo gnomone è generalmente costituito da una asta metallica, ma può servire allo scopo anche una corda o catena, opportunamente mantenuta in tensione. Lo stilo nei QS verticali a ora francese è collocato con una precisa inclinazione rispetto alla parete, in modo da risultare parallelo all’asse terrestre. Se la parete è perfettamente esposta a Sud, l’inclinazione è pari a un angolo retto (90°) meno la latitudine (j) del luogo ove il quadrante si trova; in questo modo lo gnomone risulta parallelo all’asse terrestre e quindi orientato verso i poli e pertanto viene anche chiamato gnomone (stilo) polare. Questo tipo di gnomone, a parità di dimensione, permette una lettura più accurata, in quanto l‘intera ombra dello gnomone è collocata sulla linea oraria. Altri tipi di quadranti, che misurano il tempo in ore babiloniche o italiche, sono invece dotati di gnomone ortogonale alla parete. In questo caso è solo l’estremità dell’ombra che fornisce l’indicazione dell’ora.

Negli orologi solari orizzontali di grandi dimensioni lo gnomone è spesso costituito da una colonna o obelisco. Di questo tipo erano alcuni degli orologi utilizzati dai Caldei, dagli Egiziani e dai Romani. L’obelisco assumeva un doppio significato di monumento, spesso dedicato alla memoria di personaggi illustri o di eventi storici di eccezionale importanza, e di gnomone. In Italia si possono citare come esempi gli obelischi collocati in Piazza San Pietro e a Montecitorio, luoghi da sempre centri di potere religioso e politico.

Le linee orarie indicano, nel momento in cui vengono raggiunte dall’ombra dello gnomone, l’ora della giornata, che può essere letta dai valori numerici, in cifre romane o arabe, che normalmente le accompagnano. Esse costituiscono quindi l’informazione fondamentale che il quadrante deve fornire e sono pertanto essenziali. Una linea oraria assume particolare significato fra le altre, in quanto segna la culminazione del sole: è la linea del mezzogiorno. Negli orologi verticali comunque orientati questa è perpendicolare rispetto al suolo e generalmente è evidenziata da un segno più marcato o dalla lettera «M». Questa linea è denominata «meridiana» e il suo significato, anche simbolico, è tale che questo termine, nel linguaggio comune italiano, è diventato sinonimo di orologio solare.

Il movimento dell’ombra sul quadrante dipende naturalmente dal moto di rotazione della Terra sul proprio asse, che determina l’apparente spostamento del Sole da oriente ad occidente. Questo fa sì che le ore del mattino siano collocate sulla parte destra del quadrante (sinistra dell’osservatore), o meglio alla destra della linea meridiana, mentre quelle del pomeriggio sono sulla sinistra del quadrante.

L’estremità dell’ombra dello gnomone fornisce inoltre indicazione della data, ovvero del periodo dell’anno nel quale avviene l’osservazione. Allo stesso momento del giorno, per esempio al mezzogiorno solare, l’estremità dello gnomone sarà proiettata in posizioni diverse del quadrante a seconda della stagione. Considerando un quadrante verticale, nel periodo invernale, quando il Sole è più basso all’orizzonte, l’ombra sarà più corta e l’estremità sarà collocata più in alto nel quadrante. La lunghezza minima dell’ombra si ha al solstizio d’inverno (21 dicembre), quando l’altezza del Sole sull’orizzonte è minima (figura sottostante).

Al contrario, al solstizio d’estate (21 giugno), il Sole raggiunge la sua posizione più elevata sull’orizzonte e la lunghezza dell’ombra sarà massima. Una posizione intermedia si ha agli equinozi di primavera e d’autunno (21 marzo, 23 settembre). Se ora si considera non più solo il momento del mezzogiorno ma, per ciascuna delle quattro situazioni, lo scorrere dell’ombra lungo l’intero arco del giorno, si disegnano sul quadrante tre linee: una iperbole superiore (solstizio d’inverno), una inferiore (solstizio d’estate) e una retta intermedia, coincidente al momento dei due equinozi. Le linee curve superiori e inferiori ovviamente delineano lo spazio all’interno del quale si può spostare sul quadrante l’ombra dell’estremità dello gnomone (figura a lato).

Allo stesso modo si possono segnare le curve corrispondenti ai giorni di passaggio da un segno zodiacale all’altro. Si ottengono così sette curve (sei curve e una retta), definibili come linee calendario: due, corrispondenti ai solstizi, sono toccate solo una volta all’anno, appunto in occasione dei solstizi; le altre sono invece percorse dall’estremità dell’ombra due volte all’anno. Per esempio, la linea più prossima a quella del solstizio d’estate, è percorsa il 21 maggio e il 21 luglio. Quindi la posizione dell’estremità dello gnomone, sui quadranti con le linee calendario, fornisce, oltre alla misura dell’ora, una indicazione della data: naturalmente la precisione della lettura dipende dalle dimensioni e dalla qualità dell’esecuzione dell’orologio (corretto calcolo delle linee orarie e collocazione dello gnomone).

La lemniscata è una ulteriore linea che si può trovare tracciata sui quadranti solari moderni. Essa permettere un raccordo fra l’ora civile, cioè quella del nostro orologio, e l’ora solare vera del sito (tempo vero locale). Infatti l'ora del nostro orologio è definita secondo una convenzione internazionale che prevede il globo terreste diviso in 24 fusi orari, generalmente delimitati da alcuni meridiani, scostandosene talvolta per motivi di praticità, ad esempio per includere nello stesso meridiano tutta la superficie di una nazione o gruppo di nazioni. Inoltre questa convenzione assume la durata delle giornate pari a 24 ore e uguali per l'intero anno solare; anche questa è una semplificazione utile nella pratica dei viaggi e dei commerci, ma non riflette la realtà fisica. La durata del giorno è diversa in relazione alla stagione e le differenze fra l'ora solare vera e quella media sono espresse dall'equazione del tempo (figura a fondo pagina). Le linee lemniscate sono riportate in molti orologi solari in corrispondenza ad alcune ore, permettendo così una più rapida trasformazione dell’ora solare in ora civile. Spesso la lemniscata è tracciata in corrispondenza della linea meridiana (ore 12 vere locali). Tuttavia la correzione di ora fornita dalla lemniscata è necessaria ma non sufficiente a trasformare l’ora solare locale nell’ora civile del nostro orologio da polso; è infatti necessario tenere conto che la posizione nella quale ci troviamo non coincide necessariamente con quella del meridiano centrale del nostro fuso orario, ed è quindi necessaria una ulteriore correzione. Questa può essere effettuata tenendo conto che il Sole impiega un’ora per percorrere interamente un fuso orario e che questo è pari a 360° diviso per 24 fusi, ovvero 15°. Quindi il tempo vero locale può essere calcolato dalla differenza in gradi, e sottomultipli, primi e secondi, della località ove ci troviamo rispetto al meridiano del fuso, moltiplicato per 1 ora diviso 15°, ovvero 4 minuti, tempo che il Sole impiega a percorrere 1° di longitudine.

Tipologie di quadranti solari

I quadranti solari, creati per la misura dell’ora, si sono dovuti adattare alle diverse convenzioni di misura del tempo. In generale il maggiore problema legato alla quantificazione delle ore è legato alla diversa durata del periodo di luce nel corso dell’anno. La divisione del giorno e della notte in dodici ore, adottata già dagli Egiziani e dai Babilonesi, comportava così ore di lunghezza diversa nel periodo invernale ed estivo (ora temporaria). Un importante aspetto del sistema riguarda dunque la durata, costante o meno, dell’ora nei diversi sistemi di classificazione.

Quadranti a ora canonica

Il declino dell’impero romano segnò una caduta di interesse rispetto alla misurazione del tempo. Nella cultura occidentale le tecniche di misura furono tenute vive dagli ordini monastici. La disciplina adottata da molti ordini richiedeva una severa regolarità nello svolgimento delle attività quotidiane, costituite dalla preghiera, dal lavoro e dal riposo, questo ultimo interrotto per le preghiere notturne. Particolarmente significativa in questo senso fu l’opera dei Benedettini, sia per la severità delle regole dell’ordine, sia per la diffusione in Europa. A partire dall’VIII secolo cominciarono a comparire sui muri dei conventi esposti a Sud orologi a forma di semicerchio, chiuso nella parte superiore, con al centro lo gnomone, perpendicolare alla parete, dal quale si diramano alcuni raggi, da 4 a 12, a seconda delle funzioni a cui l’orologio doveva servire. In alcuni casi non era neanche riportata l’ora, ma una croce segnava il momento della funzione religiosa.

Le ore canoniche erano numerate progressivamente, a partire dall’hora prima, coincidente approssimativamente con le cinque o le sette, a seconda della stagione, sino all’hora duodecima, corrispondente al tramonto. La notte, le cui ore non potevano ovviamente essere misurate dal quadrante, era divisa in quattro vigiliae, corrispondenti ai turni di guardia delle sentinelle, durante il periodo romano.

Quadranti a ora italica

L’ora italica assumeva come riferimento il momento del tramonto, indicato come ora XXIIII; il mezzogiorno coincideva così con una ora variante fra le 16 e le 19, a seconda della stagione. L’ora è indicata dalla estremità dell’ombra dello gnomone, collocato perpendicolarmente alla parete. L’ora italica è a durata costante, per cui le linee orarie sono divergenti sul quadrante verticale, allargandosi verso il basso. L’ombra dell’estremità dello gnomone raggiunge infatti la parte inferiore del quadrante nel periodo estivo, quando più alto è il sole nel cielo e più lunga l’ombra sul quadrante. Le linee non sono tuttavia convergenti verso un punto, come accade solo nel quadrante ad ore francesi. Sono definite le linee dei solstizi invernali ed estivi e quelle degli equinozi, generalmente contrassegnati dai simboli zodiacali. Infine è generalmente indicata la linea meridiana.

Il tempo misurato dalle ore italiche è decisamente locale, in quanto l’ora del tramonto varia sia con la latitudine che con la longitudine. Questo sistema di misura del tempo fu in uso nell’Europa occidentale a partire dal XII secolo sino alla prima metà del secolo scorso. Numerosi quadranti di questo tipo, in alcuni casi ben restaurati, sono ancora presenti sulle chiese e sui palazzi più importanti di molte località italiane.

Quadranti a ora babilonica

Questo sistema di misura del tempo è per alcuni versi complementare rispetto all’ora italica; l’ora babilonica assume infatti come riferimento il momento dell’alba, analogamente a quanto usato dai babilonesi. Le linee orarie sul quadrante risultano pertanto speculari rispetto a quelle dell’ora italica. Sono comuni alcune caratteristiche del quadrante, quali la presenza delle linee solstiziali ed equinoziali, della linea meridiana e la normalità dello gnomone rispetto alla parete. L’ora babilonica ebbe lo stesso periodo ed area di diffusione di quella italica, risultando tuttavia meno frequentemente usata.

Quadranti ad ora francese

Le innovazioni apportate dal sistema orario «alla francese», chiamato anche oltremontano, moderno, europeo, sono notevoli. La prima consiste nell’orientamento dello gnomone, inclinato rispetto alla parete in relazione alla latitudine, in maniera da risultare parallelo all’asse di rotazione terrestre. Il vantaggio dello gnomone così orientato consiste nel fatto che tutta la sua ombra ricopre interamente le linee orarie, rendendo così più agevole la lettura. La seconda innovazione riguarda il momento di inizio e fine della giornata, fissato con la mezzanotte, o ore 24.00; il culmine del sole avviene dunque alle ore 12.00. Questa convenzione segna il distacco da fenomeni naturali quali l’alba o il tramonto, che dipendono in larga misura dalla localizzazione del quadrante, costituendo un importante passo in avanti verso la confrontabilità dell’ora misurata in siti diversi. Questo obiettivo verrà tuttavia ottenuto solo con l’ora civile, forzando in qualche modo i fenomeni naturali alle esigenze umane.

Le ore francesi hanno durata costante nelle diverse stagioni dell’anno e le linee orarie convergono verso la base dello gnomone. Sono in genere presenti la linea equinoziale, quelle solstiziali e, nei quadranti più dettagliati, le linee calendario, segnate con i simboli zodiacali o con le date. L’aspetto complessivo di un quadrante a ore francesi collocato su una parete esposta a Sud, è di una perfetta simmetria delle linee orarie rispetto alla posizione dello gnomone. Nel caso di pareti declinanti verso Est o Ovest, la impostazione complessiva delle linee del quadrante si modifica.

L'ora francese è quella generalmente usata nei quadranti moderni e in gran parte di quelli dei secoli scorsi; meno comuni sono i quadranti a ora italica, mentre decisamente rari e da segnalare sono i quadranti a ora canonica e babilonica.
 

 La gnomonica oggi: rinascita di un interesse

Orologi solari e orologi meccanici hanno condiviso lo spazio su torri, chiese e campanili per parecchi secoli, a partire dal XIII secolo, quando i primi strumenti meccanici comparvero nelle città italiane ed europee. Gli orologi meccanici restarono infatti a lungo troppo complessi e costosi per diventare di uso comune; la loro modesta precisione fece sì che per secoli essi fossero regolati proprio sulla base delle misure eseguite con orologi solari. Le cose cambiano sostanzialmente solo nel secolo scorso con lo sviluppo industriale e la produzione di massa, che gradualmente riducono i costi e migliorano le prestazioni tecniche degli orologi meccanici. Solo a partire dalla seconda metà del secolo scorso i quadranti solari cadono progressivamente in disuso. E solo a partire dagli anni Settanta di questo secolo la gnomonica assurge a una nuova seppur limitata popolarità. Difficile dire quali fra i temi presenti nella disciplina abbia avuto un peso prevalente nel determinare questa rinascita: interesse per i fenomeni astronomici, aspetti storici, valore decorativo degli orologi solari su nuove costruzioni. Probabilmente non è neppure corretto cercare di separare questi aspetti, poiché in rapporti diversi essi sono comunque sempre presenti quando si parli di gnomonica e orologi solari. Tuttavia, volendo comunque individuare una graduatoria di importanza, si è portati a propendere per gli aspetti astronomici, a voler almeno giudicare dalla collocazione della più importante organizzazione oggi attiva in Italia. Infatti questa è la Sezione Quadranti Solari dell’Unione Astrofili Italiani (U.A.I.), che raccoglie gli interessi di numerose associazioni di astrofili a livello cittadino o provinciale. Esistono inoltre importanti centri di studio e punti di riferimento, quali per esempio: il Museo di Storia della Scienza di Firenze, che conserva collezioni di strumenti scientifici raccolte da Cosimo I de’ Medici, e successivamente ampliate, e un’importante raccolta di volumi sulla gnomonica e il Museo Poldi Pezzoli di Milano, che possiede forse la più importante collezione di orologi solari portatili d’Italia (oltre 200 esemplari). Un ulteriore punto di riferimento in Italia è costituito dal Centro Internazionale A. Beltrame di Storia dello Spazio e del Tempo, che organizza convegni e riunioni ad alto livello, con la consulenza di un comitato scientifico formato dai più importanti storici della scienza e degli strumenti scientifici italiani.

Ad ampliare i collegamenti fra appassionati di gnomonica, in Italia e in molti altri Paesi, ha provveduto Internet, diventata un importante mezzo di diffusione di informazioni e notizie. Il fine non è certamente quello di costituire un’alternativa ai libri, che restano comunque lo strumento principe di divulgazione e documentazione, quanto piuttosto di fornire informazioni più tempestive e flessibili, arrivando a vere e proprie discussioni su temi di interesse comune.

Orologi solari su internet

Per avere un’idea dei servizi e delle curiosità disponibili, naturalmente la cosa migliore è collegarsi alla rete e, aiutandosi con uno dei programmi di ricerca disponibili, iniziare l’esplorazione.

Il punto di partenza per avere un panorama italiano è senza dubbio costituito dalle pagine gestite dalla Sezione Quadranti Solari dell’Unione Astrofili Italiani (http://www.uai.it/sez_gqs/index.htm). Queste presentano un ampio quadro dei programmi attualmente svolti dalla Sezione QS e del loro stato di avanzamento, fra i quali: la realizzazione del censimento dei quadranti solari italiani; l’organizzazione con frequenza regolare del Seminario Nazionale di Gnomonica; il patrocinio del concorso internazionale Le ombre del tempo per costruttori di orologi solari; la gestione delle pagine in Internet, con una rassegna bibliografica dei principali lavori disponibili sull’argomento e una recensione di articoli su riviste nazionali ed internazionali; il coordinamento e la consulenza per le varie attività svolte nel campo dei quadranti solari da persone operanti singolarmente o in gruppi costituiti nell’ambito delle varie Associazioni astronomiche locali italiane.

Di particolare rilevanza per il tema di questo lavoro sono le pagine dedicate al censimento nazionale dei QS che riportano i diversi aspetti dell’attività, a partire dai coordinatori a livello provinciale o regionale, alle informazioni sulla scheda di censimento e sul programma informatico per la catalogazione dei quadranti, questi ultimi direttamente acquisibili da Internet. Sono inoltre elencate le principali riviste del settore e la composizione dei più importanti gruppi italiani e di altri paesi attivi.

Non si deve tuttavia perdere l’occasione per una visita alle principali attività degli altri settori dell’U.A.I. (asteroidi, astronomia digitale, cielo profondo, comete, luna, meteore, occultazioni, pianeti, ricerca supernove, Sole, stelle variabili), tutte pagine di ottima divulgazione e con splendide immagini, alcune delle quali di grande efficacia per comprendere i fenomeni di geografia astronomica che determinano le ombre e le loro variazioni sui quadranti.

Tornando ai quadranti solari, un allargamento di prospettiva è possibile, sempre partendo dalla home page dell’U.A.I., usando i link, a patto di avere un minimo di conoscenza della lingua inglese. Questi sono costituiti da oltre 200 voci, riguardanti gli argomenti più disparati e, con una buona stampante, è possibile fare incetta di informazioni e immagini di grande interesse. Si può partire dalle informazioni di base sulla tipologia dei quadranti per arrivare a software che ne permettono il calcolo; sono poi disponibili pagine di storia dei quadranti, descrizione degli orologi di maggiore significato storico, rassegne bibliografiche e magnifiche immagini. Si possono fare salti nello spazio, dagli orologi in Corea e Cina, a quelli Spagnoli o del Quebec, e visite a diversi periodi storici, dal quadrante romano di Augusto, ai quadranti del Medioevo e del Rinascimento. Ciascun argomento può essere successivamente approfondito, usando altri rimandi a pagine Internet e facendo uso della bibliografia elencata. In molti casi è inoltre possibile stabilire un contatto diretto con gli autori delle pagine, usando per esempio la posta elettronica.

Certamente una visita ad alcune di queste pagine può aiutare a comprendere e gustare la reale dimensione della gnomonica come attività, arte e scienza che attraversa millenni e civiltà, producendo idee ed oggetti diversi e sorprendenti come un fuoco d’artificio che però, a un esame più attento, si rivela non evanescente ma, al contrario, saldamente ancorata all’evoluzione tecnologica e del pensiero scientifico.

Meridiane e clessidre

Le meridiane si diffusero in tutto il mondo. Di perfezionamento in perfezionamento, si giungerà poi all’utilizzo del raggio di sole.

 

Con questo sistema si progettarono vari tipologie di segnatempo per molti secoli e anche varie curiosità che, per allora, sicuramente provocavano meraviglia e facevano gridare alla magìa: senza alcun intervento dell’uomo, uno gnomone “azionava” un carillon (con l’ausilio di una lente che bruciava una cordicella di fermo…) che suonava la sua melodia a mezzogiorno, con lo stesso sistema un cannone tuonava, segnando l’ora esatta (la lente concentrava i raggi di sole sul focone, accendendo la polvere nera cosparsa sullo stesso...), modellini di queste e altre interessanti curiosità, si trovano al musèe d’horlogerie di Le Locle.

  

Col tempo molti quadranti delle meridiane vennero riccamente ornati e arricchiti anche con frasi e motti latini del tipo: Vulnerant omnes, ultima necat; Lux umbra praebet misteria autem veritas; Maneo nemini; Tempus fugit sicut umbra, ecc...

  

A volte venivano scritti poemi o eventi storici da ricordare, a volte le meridiane erano veri e propri quadri capolavoro, dipinti con grande maestria e che purtroppo il tempo e soprattutto l’incuria degli uomini ignoranti ha contribuito a deturpare o a cancellare definitivamente.

 

Meridiana con motto religioso

 

Un altro strumento di misura del tempo fu la clessidra, che nacque, come dice il loro nome greco, per “misurare l’acqua” e solo in seguito fu usata la sabbia, stravolgendo però il significato dell’iniziale nome (il loro nome esatto era clepsamie e non più clessidre). Pare che molti filosofi dell’antichità vedessero un parallelo tra lo scorrere del tempo e quello delle acque dei fiumi. Eraclito disse infatti: tutto scorre.

E l’acqua fu. Tra i tanti suoi meriti fondamentali, l’acqua ebbe così anche quello di misurare il tempo.

I Greci portarono la clessidra (ad acqua) ad un alto grado di perfezione. Alcune apparecchiature facevano emergere un galleggiante con asta e indice, altre facevano cadere gocce d’acqua su palette che ruotando muovevano ingranaggi e automatismi, oppure facevano più semplicemente ruotare un quadrante segnatempo.

Citeremo un esempio per tutti di segnatempo completo ed evoluto (per allora): la Torre dei Venti di Atene. Costruita nel II° secolo a.C. era dotata di 4 facciate con meridiane rivolte al sole che si illuminavano in successione, segnando il tempo dall’alba al tramonto.

All’interno dell’imponente costruzione, sul lato nord, era installata inoltre una enorme clessidra ad acqua, complessa e piuttosto precisa, la quale dava, in ogni momento una misurazione completa del tempo. Sulla sommità della torre inoltre, vi era anche una grande banderuola che indicava la direzione dei venti.

 

La torre dei venti di Atene

 

Lo “scienziato” romano Vitruvio, fra il 27 e il 23 a.C., compilò una incredibile “summa” delle conoscenze del tempo. Nei vari capitoli dell’opera, parla dettagliatamente di astronomia, di gnomonica, di clessidre, descrive nei particolari la menzionata Torre dei Venti, i famosi orologi di Ctesibio (scienziato Alessandrino – 124 a.C.), menziona “bilie” che cadon entro bacili segnando a mo’ di gong il tempo che trascorre, canne d’organo che suonavano, sollecitate dalla pressione dell’acqua, con tonalità diverse a seconda delle ore, candele graduate, lampade ad olio, ecc...

 

Astrolabi e sestanti

Anche le stelle e la luna venivano utilizzate per la misurazione del tempo notturno. Si conoscono ad esempio, i famosi Decani, usati nell’antico Egitto, ovvero raggruppamenti di stelle distribuite lungo l’equatore. Le costellazioni totali erano 36 e si presentavano nel cielo a turno per 10 giorni consecutivi (da cui il nome) al tramonto del sole.

Citiamo anche l’astrolabio, strumento più evoluto ed utilizzabile pienamente da chi era in possesso di una certa istruzione nel campo dell’astronomia. Pare sia stato inventato dagli arabi e poi ripreso dagli scritti dell’astronomo Tolomeo, ultimo rappresentante dell’antica astronomia greca. Di tale strumento si conoscono 4 tipi: l’astrolabio lineare, sferico, nautico e planisferico.

Gli ultimi due hanno avuto una notevole diffusione. Quello nautico era, nel settore, uno strumento molto conosciuto e veniva utilizzato soprattutto per conoscere l’altezza del sole, della luna e delle stelle sull’orizzonte e non tanto per misurare le ore.

Per dare l’idea delle fondamentali funzioni assolte da tali strumenti nautici, diremo che sia Cristoforo Colombo che Magellano e Amerigo Vespucci, nei loro viaggi li utilizzeranno. A tali fondamentali funzioni per la navigazione marittima, venne in seguito adibito il più conosciuto sestante (a regolo o alidada), sua naturale evoluzione. Il planisferico, invece, era utilizzato esclusivamente per leggere l’ora su un disco metallico, su cui era incisa una proiezione della sfera celeste, parallela all’equatore e munito di sovrastante reticolo.

 

Astrolabio

Penso che il lettore si sia fatto già una sufficiente idea di dove era arrivato il genio umano di quei tempi. Credo sia bene però, raccontare anche qualche aneddoto, tanto per rafforzare... l’idea.

Eratostene di Cirene – trecento anni a.C. - era già riuscito a calcolare la circonferenza terrestre in 40.000 km circa, con una approssimazione di soli 700 km, anche se può sembrarci incredibile, per quegli anni! Al Kuarizmi nel 850 (da non confondere col 1850!) diede forma all’algebra e inventò i logaritmi (termine derivato dal suo nome) descrivendo inoltre con precisione, la forma della terra; Abdal Wafha, subito dopo (nel 900), sviluppò la trigonometria, la geometria della sfera e descrisse accuratamente le variazioni del moto lunare; Omar Kahyam nel 1100 circa, risolse le equazioni di terzo e quarto grado attraverso l’intersezione delle coniche!! E potremo continuare ancora...

Ulteriore aneddoto curioso: Cristoforo Colombo, che probabilmente non aveva ancora notizia di Eratostene, dopo molti secoli, era convinto che la circonferenza della terra fosse di soli 6000 km! Si spiega così come, in possesso di carte geografiche approssimative (ma siamo già nel 1492!), dopo aver percorso circa 3000 km di navigazione, fosse sicuro di essere giunto nelle Indie Occidentali!
 

Verso gli orologi meccanici

Alla fine dell’anno 1000, in Cina il Mandarino Su Sung progettò e costruì una grande torre astronomica segnatempo. Realizzata il legno e alta oltre 9 metri, indicava la posizione delle stelle, del sole e – innovazione importante – batteva le ore e le frazioni d’ora con congegni meccanici!

Da questo momento in poi e potremo dire di invenzione in invenzione, perfezionando e migliorando, si giunge alla metà del 1200.

In questo periodo, pare proprio che i monaci avessero risolto i problemi, legati al passare del tempo. Il loro tipo di vita, governato da ritmi e tempi precisi, era quello che maggiormente necessitava di regolazione o “temperazione”, come si usava dire allora. Nelle loro giornate si susseguivano infatti i tempi dei riti, tempi di preghiere, tempi di lavoro, tempi del sonno, ecc...

Serviva qualcosa che scandisse la durata di queste azioni e “l’orologio” cominciò a prendere forma. Si ha infatti notizia della costruzione di un primo “svegliatoio monastico ad acqua”.

Nella sua descrizione si parla di un quadrante graduato, di ruote dentate per i suoni (emessi da piccole campane a ciò sollecitate da martelletti che le percuotevano), di una catena con peso collegato e di un galleggiante posto in un recipiente contenente acqua di cui si variava il livello (tipo l’orologio di Ctesibio...).

Da questo “archetipo” si sviluppò in seguito un altro svegliatoio più semplice e più perfezionato: quello ad azionamento totalmente meccanico.

Non più la forza dell’acqua, bensì la costante forza di gravità, che si esercitava tramite opportuno peso, legato a una corda avvolta su un tamburo rotante, iniziò ad azionare questi svegliatoi. Il tamburo ruotando, sollecitato a ciò dalla corda che si svolgeva, muoveva le ruote ad ingranaggi a lui collegate.

 

Svegliarino monastico meccanico

 

Fu necessario però inserire “qualcosa” che impedisse l’immediato srotolamento e la conseguente velocissima rotazione incontrollata del tamburo e degli ingranaggi, che avrebbe segnato non più il tempo, ma solo la fine prematura dello strumento! Nacque così il primo tipo di “Scappamento”.

Una barra a bilancere con dei pesi agganciati, regolabili dal centro alla periferia della stessa (per rendere l’idea pensiamo al peso della stadera), in seguito detta foliot, rendeva lenta e costante la rotazione del tamburo e degli ingranaggi del “treno del tempo”.

Sull’asse verticale del bilancere vi erano delle palette che arrestavano e liberavano (lasciavano “scappare”) ciclicamente i denti della ruota (conformata a denti di sega e detta caterina) calettata sull’asse su cui agivano i detti ingranaggi.

Agli svegliarini monastici, per il loro utilizzo forzatamente semplici, costituiti nella maggioranza da tre ruote, due pignoni, una campanella, oltre al sistema di scappamento e che – si dice – sbagliassero almeno di un’ora al giorno, fecero seguito i grandi orologi meccanici da torre e da campanile, dotati anche di notevoli complicazioni astronomiche e di automi, meraviglia della meccanica di allora e che ancora oggi lasciano esterrefatto il pur evoluto visitatore.

Comincia quindi l’affascinante storia dell’orologeria meccanica.

 

L'orologio da torre di San Marco a Venezia

 

Quali sono le premesse affinchè tutto ciò avvenga? Facciamo mente locale tornando indietro nei secoli.

Se pur molto lentamente (per noi oggi), il mondo di allora si evolve. In Europa l’era del mondo romanico si conclude per lasciar posto al periodo medievale, basato all’inizio, per la quasi totalità, sulla difesa e sull’agricoltura di sopravvivenza e permeato di religiosità in ogni sua manifestazione. Il tempo era regolato dal trascorrere delle ore canoniche, riconosciute dalla Chiesa e che regolavano gran parte della vita delle comunità monastiche.

Successivamente le città diventano centri importanti di accentramento, di commercio, di cultura e conoscenza. Artigiani e mercanti si dividono le proprietà fondiarie cittadine, mutando anche l’organizzazione civica e gli edifici stessi. Parte delle ricchezze conseguite con le proprie attività dalla borghesia, che aveva una propria cultura (erano arrivate le Università!) e un definito senso dei valori economici, furono usate per realizzare opere che potessero dimostrare il prestigio di chi le costruiva, oltre che per meglio salvaguardare il patrimonio stesso. Ecco quindi che tutto ciò che prima si poteva definire appannaggio quasi esclusivo delle religioni, chiese e monasteri, in città divenga ora appannaggio principale delle stesse famiglie borghesi, anche in antitesi con la Chiesa (potremo definirlo l’archetipo di concorrenza….).

Se prima gli orologi battevano le ore in pratica solo per i monaci, ora devono servire a segnare le ore per tutti, quindi non più solo le ore canoniche, ma il tempo con tutte le ore utili.

Con la grande ripresa della produzione artigianale e dei commerci, si afferma quindi la necessità di una misura del tempo oggettiva e immutabile, valida in ogni stagione ed indipendente dalle esigenze ecclesiastiche. Un tempo cioè, precisamente calcolabile, organizzabile, comperabile e vendibile. Tali ore devono essere visibili da lontano e deve essere udibile il loro rintocco nelle case, nelle piazze e nei campi, per scandire i ritmi delle varie attività.

Ecco quindi che ai primi orologi che suonavano soltanto, si succedono quelli che mostrano prima un quadrante unico e successivamente quattro, per essere leggibili da ogni lato.

Ma non era ancora sufficiente. Artigiani, mercanti, insegnanti, pittori, artisti e musici, guerrieri, nobili e viandanti e tutti coloro che in genere potevano permetterselo, viaggiano e si spostano sempre più frequentemente. Vengono così diffuse: storia, avvenimenti e ogni tipo di conoscenza, oltre naturalmente alle merci, inizialmente barattate e in seguito commerciate.

Nasce così la necessità di conoscere in modo autonomo il trascorrere del tempo. Per questi motivi, nel successivo periodo rinascimentale, non basterà più solo l’orologio da campanile o da torre, "rimpicciolitosi" nel frattempo, dando origine all' orologio da muro o da tavolo, ma servirà anche un orologio personale. Un orologio da portare con sé durante i viaggi, dapprima appeso all’interno della carrozza, poi da tenere sulla persona, legato al collo con una catenella o contenuto in una sacca, da appendere alla cintura.

L’evoluzione però continua inarrestabile e a questi primi pesanti, imprecisi e potremo dire ora, scomodi e ingombranti orologi “portatili”, si migliorano i congegni meccanici, se ne riducono dimensioni e pesi, tanto che gli stessi, non più grandi del palmo di una mano, possono essere contenuti in un taschino. Con ulteriori sforzi di miniaturizzazione e continuo perfezionamento, senza però mai stravolgere la basilare “organizzazione meccanica”, si giunge infine all’ orologio da portare al polso.

Così anche l’uomo giunge “in orario” ai nostri giorni...e l’evoluzione dell’affascinante orologio meccanico continua ancora.

 

Ultimo aggiornamento Venerdì 18 Marzo 2011 21:11