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Sfere armillari

La sfera armillare, nome che deriva dal termine latino armilla (braccialetto, anello), è uno strumento astronomico, i cui anelli rappresentano l’equatore, l’orizzonte, i meridiani e i paralleli.

Nel periodo degli Han d’oriente, Zhang Heng progettò una sfera armillare ad acqua, dotata di vari cerchi per la lettura dell’ora e di una composizione di tubi per l’osservazione degli astri. Questo strumento era costituito da una sfera di bronzo sulla quale erano rappresentate tutte le stelle del firmamento. La rotazione, la comparsa e la scomparsa, l’ascesa e la caduta delle stelle erano rappresentate come realmente accadono sulla volta celeste. Il merito di questo strumento sta nel fatto che esso si serve della forza idraulica per azionare un ingranaggio e farlo girare, esattamente un giro al giorno.

LEGGERE UNA SFERA ARMILLARE

La lettura dell’ora solare locale sul piccolo quadrante circolare (vedi Immagine) si ottiene nel seguente modo:

Si regola, ruotando, il cerchio del meridiano, posto esternamente alla sfera, sulla latitudine del luogo in cui viene posizionato lo strumento. La regolazione avviene rispetto al cerchio graduato dell’orizzonte montato sul basamento.

Si posiziona l’indice dell’alidada sulla data del giorno in cui viene effettuata la lettura, facendo poi ruotare sia lo strumento sia l’asse del globo fino a quando il sole, attraverso il forellino della pinnula anteriore (vedi Immagine), lascerà un cerchietto di luce perfettamente centrato nel riferimento della pinnula posteriore (vedi Immagine).

Eseguendo le istruzioni fornite, lo strumento risulta automaticamente e permanentemente orientato sull’asse nord-sud senza l’aiuto di vari sistemi di orientamento possibili, compreso anche quello abbastanza comune, ma non precisissimo, della bussola.

Dopo l’orientamento iniziale dello strumento, che consente una prima lettura dell’ora solare del momento, la lettura delle altre ore del giorno avviene semplicemente ruotando l’asse del globo finché non viene ottenuta la centratura del cerchietto di luce sopra descritta.

Per la lettura delle ore di altri giorni basterà modificare con le nuove date la scala delle declinazioni.

COSTRUZIONE DI UNA SFERA ARMILLARE

Descriviamo ora la procedura per la realizzazione di una sfera armillare “classica”. Gli anelli che prenderemo in considerazione sono il meridiano, l’orizzonte e l’equatore celeste. Le sfere armillari, prive dell’anello relativo all’orizzonte, possono essere usate a qualsiasi latitudine. Gli elementi di una sfera armillare sono solitamente misurati in gradi, ma è più semplice effettuare una conversione trasformando i gradi in misure lineari. Consideriamo ad esempio un cerchio di un metro di diametro, la sua circonferenza corrisponde a 3,14 metri e corrisponde anche all’angolo di 360° del cerchio. Dividendo 314 cm per 360° troviamo che ad ogni grado corrispondono 0,87 cm. Quindi possiamo convertire i gradi in centimetri, moltiplicando per 0,87 o trasformare i centimetri in gradi dividendo per lo stesso valore.

I materiali impiegati per la realizzazione della sfera sono solitamente ottone, rame.

Tracciata la linea delle ore 12 a metà della striscia dell’equatore, si inseriscono a sinistra le ore del mattino, a destra le ore pomeridiane e serali. Dato che un’ora dista dalla precedente 15° (360°/24) le ore 11 saranno tracciate a sinistra delle 12 a circa 13,1 cm (0,87 · 15). Ogni ora quindi sarà staccata dalla precedente di 13,1 cm.

I cerchi successivi (meridiano e orizzonte), non riporteranno alcun dato, e dovranno essere saldati, con la giusta inclinazione, sul cerchio che rappresenta l’equatore e successivamente sul piedistallo che sosterrà la sfera.

Il cerchio ABCDEFG, rappresenta il meridiano, mentre i cerchi BHEI e CIFH rappresentano rispettivamente l’equatore e l’orizzonte.

A è il punto di inserimento della sfera armillare sul piedistallo. Nel posizionarla, i cerchi si saldano tra loro con il piedistallo in modo che il valore degli angoli AOB=COD=FOG corrisponda con il valore della latitudine considerata. Di conseguenza gli angoli BOC=AOG=EOF corrisponderanno alla differenza della latitudine 90° con quella data.

A questo punto si inserisce lo gnomone che è un’asta che attraversa il cerchio meridiano nei punti opposti GD, passa per il centro della sfera e le sue estremità indicano rispettivamente il Nord e il Sud. Lo gnomone formerà con il cerchio dell’orizzonte un angolo uguale alla latitudine.

Se si desidera munire la sfera armillare con i cerchi dei tropici, e di quelli polari, non bisogna fare altro che saldare altri quattro cerchi (due sopra e due sotto il cerchio dell’equatore) misurando la loro latitudine e trasformandola in gradi, per poter sapere dove saldare questi quattro cerchi.

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