La misura del tempo

LA MISURA DEL TEMPO

Fin dall'antichità l'uomo ha escogitato vari strumenti per misurare il tempo (orologi solari, ad acqua, a sabbia, meccanici, elettronici, atomici, .). In primo luogo è stata l'astronomia a fornire i metodi per la misurazione del tempo basandosi sui moti periodici terrestri: l'osservazione dei moti di rivoluzione e di rotazione ha portato a definire l'anno e il giorno, mentre l'osservazione delle fasi lunari i mesi.

Però giorni, mesi e anni non sono cicli sempre identici perché la velocità dei moti terrestri non è costante, ma varia: esistono due giorni differenti a seconda del punto di riferimento scelto, il giorno sidereo (stella fissa) che è costante e il giorno solare (Sole) che varia in funzione della posizione della Terra nella sua orbita.

Come misura del tempo sarebbe da preferire il giorno sidereo per la sua costanza, ma la vita di tutti gli esseri viventi è stata da sempre regolata dal Sole. Così gli astronomi hanno pensato di assumere come unità di tempo il giorno solare medio, la cui durata risulta dalla media della durata di tutti i giorni solari di un intero anno: 24 ore esatte divise in 60 minuti e i minuti in 60 secondi.

Il secondo è l'unità fondamentale del tempo in tutti i suoi sistemi di riferimento; per definirlo non ci si basa più su misure astronomiche (poco precise per i rallentamenti dei moti di rivoluzione e rotazione) ma bensì su fenomeni atomici che raggiungono un'incredibile precisione. Una convenzione internazionale il 1° Gennaio 1972 decise di adottare una scala atomica per la misura del tempo: il secondo venne definito come la durata di 9.192.631.770 periodi di radiazione dell'atomo di cesio-133. Di conseguenza vennero costruiti orologi atomici, usati per dare l'ora esatta ai vari Stati, anche se non si abbandonò definitivamente la vecchia scala astronomica legata ai movimenti terrestri per il suo stretto rapporto con l'attività umana.

Si scoprì, inoltre, cha dato che il Sole culmina su ciascun meridiano in momenti diversi non si può regolare in maniera assoluta un orologio. Per facilitare i rapporti e le comunicazioni tra tutti i paesi del globo si è ritenuto utile fissare un orario comune convenzionale: la superficie terrestre è stata divisa in 24 spicchi, chiamati fusi orari, di ampiezza di 15° in longitudine e contenenti 15 meridiani. Tutti i luoghi della Terra  compresi in un determinato fuso orario assumono l'ora del meridiano passante per il centro del fuso (ora convenzionale).

Dato che la Terra si muove da ovest verso est e che il Sole impiega un'ora per cambiare fuso, un viaggiatore che si sposti verso ovest troverà che gli orologi del fuso in cui arriverà sono indietro di un'ora rispetto a quelli del fuso da cui proviene; se invece viaggia verso est troverà gli orologi avanti di un'ora. I fusi non seguono esattamente l'andamento dei meridiani e hanno forma irregolare in modo da adattarsi ai confini degli Stati che attraversano. Tuttavia nel caso di paesi molto estesi in longitudine questo artificio non risolve il problema: per esempio l'India, attraversata da ben tre  fasce orarie, ha adottato l'ora di Nuova Dehli che è localizzata in una posizione intermedia.

Il meridiano di Greenwich è stato scelto come riferimento universale in questo sistema, è il meridiano 0, di conseguenza l'ora di questo meridiano è stata adottata come l'ora del tempo universale.

Esiste anche l'antimeridiano di Greenwich (180° meridiano) che segna la linea internazionale del cambiamento di data, quindi stabilisce dove inizia o termina uno stesso giorno, coincide anche con la linea che definisce l'inizio dello stesso giorno. Praticamente separa due regioni che hanno la stessa ora ma che differiscono per il giorno.

L'uomo per la necessità di contare e di suddividere il tempo ha inventato il calendario (dal latino calendae: primo giorno del mese). In antichità ci si riferiva al regolare moto della Luna e del Sole, da un punto di vista astronomico l'anno identifica il tempo necessario alla Terra per compiere una rivoluzione intorno al Sole.

Esistono due tipi di anni: l'anno solare (365g 6h 48m 46s) e l'anno civile su cui si basa il calendario in quanto è divisibile in un numero intero di giorni.

Il primo calendario usato nel mondo romano si riferiva a 12 mesi lunari che avevano durata pari a 29,5 giorni, ma esso non era molto pratico perché la minore durata dell'anno (364g) portava ad uno sfasamento delle stagioni. Nel 45 a.C. Cesare introdusse il calendario giuliano aumentando la durata dell'anno, ripartendo gli anni in cicli di 4, in cui i primi tre duravano 365 giorni e il quarto 366, senza però cambiare la suddivisione in 12 mesi. Comunque non risolse il problema dello sfasamento tra l'anno astronomico e il calendario poiché l'anno solare non durava esattamente 365 giorni ed un quarto. Per questa ragione il Papa Gregorio XIII introdusse il calendario gregoriano: per cancellare lo sfasamento si passò da martedì 5 ottobre a venerdì 15 ottobre, per evitare ulteriori sfasamenti si stabilì che gli anni bisestili(29 giorni a Febbraio) fossero quelli le cui ultime due cifre erano divisibili per quattro, escludendo gli anni secolari. Questo calendario è ancora in vigore in molte parti del mondo, benché sia stata rifiutato da alcune comunità come quella musulmana e quella ebrea: il calendario islamico è lunare, suddivide l'anno di 354 giorni in 12 mesi della durata di 29/30 giorni, gli anni vengono contati a partire dal 15 luglio 622, giorno della fuga di Maometto verso Medina; il calendario ebraico alterna periodi di 12 anni in cui ciascun anno dura 12 mesi e periodi di 7 anni di 13 mesi, l'anno zero è il 3760 a.C. che per gli Ebrei segna la data della creazione del mondo.

L'ORIENTAMENTO NELLO SPAZIO

Per definire la posizione nello spazio di un punto è necessario orientarlo, cioè bisogna individuare punti e direzioni di riferimento. Letteralmente la parola orientarsi significa cercare l'oriente, ossia il punto dove sorge il Sole; l'uomo da sempre si è servito di questo astro luminoso e dei suoi movimenti apparenti come guida e riferimento.

Trovato l'oriente si possono stabilire le direzioni degli altri punti cardinali che in totale sono quattro: nord, sud, ovest ed est. Essi si identificano come due linee ortogonali che passano per il centro del piano dell'osservatore. Il nord e il sud possono essere determinati semplicemente e in ogni momento dell'anno: nel nostro emisfero il nord si può individuare di notte utilizzando la Stella Polare, il sud invece si può individuare di giorno utilizzando la posizione del Sole al momento della sua culminazione sul meridiano del luogo. Nell'emisfero australe vale il contrario.

Quindi per orientarsi dopo aver trovato una di queste due posizioni, si possono stabilire le altre anche perché l'est e l'ovest sono determinabili immediatamente solo nei giorni di equinozio quando il Sole sorge esattamente ad est e tramonta esattamente ad ovest.

Tuttavia non è sempre possibile orientarsi con il Sole e le stelle, per questo è stato creato uno strumento utilissimo: la bussola, costituita da un ago magnetizzato libero di ruotare sul piano orizzontale. La punta dell'ago segna sempre il polo nord del campo magnetico terrestre che però non coincide con il polo nord geografico. Comunque è noto l'angolo di sfasamento tra i sue assi, ciò permette di stabilire la declinazione magnetica (angolo tra meridiani geografici e le linee di campo magnetico indicate dalla direzione dell'aghetto) e quindi l'esatta posizione dei punti cardinali.