Fin dalla preistoria l'uomo ha utilizzato l'ombra prodotta dal Sole per scandire il fluire del tempo. Infatti la conoscenza dell'ora del giorno e, soprattutto, delle stagioni nel loro avvicendarsi ha avuto in passato una importanza fondamentale, principalmente, ma non solo, nei cicli dell'agricoltura.

Sono stati inventati, a tal fine, alcuni importanti strumenti, come le meridiane e gli orologi solari.

Le meridiane sono strumenti semplicissimi (nella loro forma più antica erano costituite da un'asta infissa nel terreno, lo gnomone); nel momento in cui, nel corso della giornata, l'ombra proiettata dallo gnomone è più corta si è a mezzogiorno; inoltre, durante l'anno l'istante del mezzogiorno è rappresentato da un'ombra la cui lunghezza minima cambia nel tempo: è più lunga al solstizio d'inverno ed è più corta al solstizio d'estate. Le meridiane hanno subìto una evoluzione nel tempo: lo gnomone infisso nel terreno è stato sostituito da uno stilo infisso su una parete, esposta più o meno a sud, proiettante un'ombra su un quadrante verticale, sovente decorato con motivi artistici assai belli.

Diverso nella sua funzione è l'orologio solare, spesso erroneamente denominato meridiana. Questo secondo strumento è una ulteriore evoluzione del primo e consente di leggere le ore del giorno. E' costituito da uno stilo e da un quadrante; nella maggior parte dei casi lo stilo è infisso su una parete verticale esposta grosso modo a sud e a volte è inclinato parallelamente all'asse di rotazione della Terra. Il quadrante reca segnate le ore della giornata, sotto forma di linee, numeri e/o tacche. A volte uno stesso orologio solare presenta più quadranti in funzione del periodo dell'anno. Anche gli orologi solari rappresentano spesso capolavori in cui non solo l'arte ma anche la precisione scientifica sono espresse a livelli molto alti. E infatti, sebbene non riescano ad eguagliare i nostri orologi da polso, questi strumenti possono essere oltre che belli anche molto precisi. Esistono molti tipi di orologi solari: piani, cilindrici, a sfera concava, etc.

Nel corso dei secoli è cambiato il modo di suddividere il giorno in ore, e l'attuale suddivisione di 24 ore tutte uguali è cosa relativamente recente. E' necessario distinguere tra giorno solare vero e giorno solare medio. Due passaggi consecutivi del Sole attraverso il meridiano definiscono il cosiddetto giorno solare vero; questo, però, ha una durata che varia nel corso dell'anno in quanto la Terra percorre la sua orbita con velocità variabile. Così, in certi periodi dell'anno, il passaggio al meridiano avviene in anticipo rispetto al mezzogiorno, in altri periodi avviene in ritardo. L'anticipo raggiunge i 16 minuti a novembre, mentre il ritardo raggiunge i 14 minuti a febbraio. Per ovviare a questo problema è stato introdotto il giorno solare medio, di durata costante. L'ombra di un orologio solare indica sempre l'ora vera; per avere l'ora media occorre effettuare una correzione detta equazione del tempo. Se uniamo con una linea i punti del quadrante raggiunti dall'estremità dell'ombra dello stilo ad ogni ora di tempo medio otteniamo una curva dalla caratteristica forma di otto, detta lemniscata. Questa curva, che rappresenta l'equazione del tempo, può essere tracciata in corrispondenza di ogni ora oppure in corrispondenza del solo mezzogiorno.

Gli elementi che possono caratterizzare un quadrante solare sono allora: le linee orarie (una per ogni ora o frazione); la linea equinoziale, che è la linea che l'estremità dell'ombra segue nei giorni degli equinozi (è orizzontale nei quadranti verticali esposti esattamente verso sud); le linee solstiziali, di forma iperbolica, descritte dall'estremità dell'ombra nei giorni del solstizio invernale ed estivo (se il quadrante è verticale la linea del solstizio invernale è l'iperbole più alta, mentre se il quadrante è orizzontale è l'iperbole più a nord, e viceversa per la linea solstiziale estiva); le due iperboli (linea del solstizio d'inverno e linea del solstizio d'estate) in genere delimitano le linee orarie.

Quasi sempre le meridiane e gli orologi solari sono accompagnate da un motto sul tempo, scritto in latino. Il motto può avere un contenuto pagano o religioso, o anche filosofico; a volte può essere un gioco di parole.

Di seguito riassumiamo i vari tipi di meridiane e orologi solari, distinguendoli in funzione del tipo di stilo, del tipo di quadrante o di altre caratteristiche. Con ciò non è nostra intenzione esaurire tutta la casistica esistente, in quanto estremamente vasta; vogliamo solo riferire dei tipi più importanti facendo riferimento, soprattutto, agli esemplari censiti nella provincia di Siracusa.

L'elemento che proietta l'ombra (lo stilo o gnomone) può essere:

a) perpendicolare al quadrante: l'ora è indicata dall'estremità dell'ombra. Utilizzano questo tipo di stilo gli orologi solari di Siracusa, Canicattini Bagni, Lentini, Palazzolo Acreide.

b) obliquo (detto anche polare): lo stilo forma con un ipotetico piano orizzontale un angolo pari alla latitudine del luogo in cui si trova e l'ora è indicata da tutta l'ombra. E' così l'orologio di Pachino.

c) con foro gnomonico: all'estremità dello stilo è presente un disco con un foro centrale; l'ora è indicata dalla macchietta luminosa al centro dell'ombra del disco. Gli orologi solari di Augusta, Palazzolo Acreide utilizzano proprio uno stilo con foro gnomonico.

Il quadrante su cui si proietta l'ombra può essere:

a) piano e verticale, esposto esattamente verso sud: il piano contenente il quadrante ha direzione est-ovest.

b) piano e verticale, declinante: il quadrante verticale è detto declinante se non è esposto esattamente verso sud. In questo caso il piano contenente il quadrante non ha direzione est-ovest ma è inclinato rispetto a tale direzione o verso est (si dice declinante verso est) o verso ovest (si dice declinante verso ovest). Per essere più chiari, i quadranti declinanti verso est sono esposti in una qualunque direzione tra sud ed est mentre quelli declinanti verso ovest sono esposti in una qualunque direzione tra sud e ovest. La maggior parte degli orologi solari è declinante in quanto difficilmente una parete è esposta esattamente verso sud. Così succede per la maggior parte degli orologi censiti nella provincia di Siracusa.

Per la realizzazione dei quadranti declinanti si devono seguire determinate regole che portano ad una configurazione asimmetrica dell'orologio solare o della meridiana; ciò è ben visibile nelle fotografie. Un vistoso esempio è costituito dall'orologio solare di , Palazzolo Acreide .

c) piano e orizzontale;

d) rettangolare: in certi casi quadrato. Sono così i quadranti degli orologi solari di Siracusa, Palazzolo Acreide, Sortino, Pachino, Augusta,

 

e) circolari: lo sono i quadranti degli orologi solari di Lentini, Canicattini Bagni,

f) semicircolari;

g) sferici: il quadrante è disegnato sulla superficie interna di una porzione di sfera;

h) cilindrici;

i) su più pareti: per esempio può venire utilizzato lo spigolo di un pilastro, come nell'orologio solare di Ferla, o lo spigolo formato dall'incontro di due pareti.

l) su tutta (o quasi) la parete di un edificio: come nell'orologio solare di Buccheri. In questo caso possono diventare parte integrante del quadrante gli elementi architettonici della parete dell'edificio.

Per finire, il quadrante può differenziarsi per i disegni che contiene. Certuni presentano le sole linee orarie, accompagnate o meno dai numeri delle ore. Altri quadranti si presentano con delle tacche in corrispondenza delle varie ore, accompagnate dai numeri, come nell'orologio solare di Lentini. Certi quadranti presentano anche una lemniscata, come gli orologi di Augusta e Palazzolo Acreide. Infine un quadrante si può presentare anche in forma ben più complessa mostrando, per esempio, le iperboli del solstizio d'inverno e del solstizio d'estate, la linea equinoziale, etc. Contiene tutte queste informazioni l'orologio solare di Palazzolo Acreide che presenta anche un'altra particolarità: dalle fotografie si evince che è formato da due quadranti, uno in alto e uno in basso, ognuno con il proprio stilo. Il quadrante in alto è valido dal 21 dicembre al 21 giugno, mentre quello in basso è valido dal 21 giugno al 21 dicembre.

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