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Due passi nell'Italia nascosta
Simbologia e Cultura Orientale
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ELEMENTI DI ARCHEOASTRONOMIA (I parte)
di
Adriano Gaspani
I.N.A.F - Istituto Nazionale di Astrofisica
Osservatorio Astronomico di Brera - Milano
IL CIELO
La posizione degli oggetti celesti
Gli astronomi definiscono univocamente la posizione di un oggetto sulla sfera celeste mediante una coppia di coordinate ortogonali riferite ad un determinato sistema di riferimento. Ogni corpo celeste visibile nel cielo è caratterizzato, in una data epoca, da una posizione ben precisa rispetto ad un osservatore posto in un punto sulla superficie della Terra. Tale posizione può essere definita facendo uso di uno dei quattro sistemi fondamentali di coordinate celesti noti in Astronomia: il sistema Altazimutale, quello Equatoriale, il sistema Eclittico e per ultimo il sistema Galattico.
Il primo è il sistema cosiddetto Altazimutale il quale ha come coppia di coordinate l'Azimut astronomico contato partendo dalla direzione del Nord astronomico, in senso orario, cioè in senso concorde con il movimento apparente degli astri sulla sfera celeste, e l'Altezza dell'oggetto celeste rispetto all'orizzonte astronomico locale, materializzato, ad esempio, dalla linea del profilo del mare. L'orizzonte astronomico locale è differente dall'orizzonte naturale locale in quanto quest’ultimo si riferisce al profilo del paesaggio ondulato localmente visibile da un punto di osservazione posto sulla superficie terrestre. Se il punto di osservazione fosse posto in mezzo al mare aperto allora l'orizzonte marino materializzerebbe sia l'orizzonte astronomico locale sia quello naturale naturale. Se invece il nostro punto di osservazione fosse posto in montagna allora l'orizzonte astronomico locale sarà difficilmente visibile, mentre il profilo del paesaggio montuoso definisce l'orizzonte naturale locale. I cerchi fondamentali del sistema di coordinate altazimutali sono quindi l'Orizzonte Locale e il Meridiano Locale che interseca il cerchio dello orizzonte nei punti cardinali (astronomici) Nord e Sud. Il sistema Altazimutale ha il difetto di essere legato alla posizione locale dell'osservatore, nel senso che due osservatori situati in località geograficamente differenti sulla Terra misureranno alla stessa ora del giorno, per lo stesso astro, valori differenti sia di Azimut che di Altezza sull'orizzonte.
Sistema di coordinate Altazimutale
Oltre a questo, esiste anche un altro problema con questo sistema di coordinate e cioè che esse sono dipendenti dall'istante temporale in cui l'osservatore misura la posizione di un dato astro visibile nel cielo; infatti essendo l'Azimut legato all'angolo orario, il suo valore varierà con continuità durante la giornata passando da un valore minimo corrispondente all'istante di sorgere dell'astro considerato ad un valore massimo misurato all'istante del suo tramonto. Allo stesso modo l'altezza sull'orizzonte raggiungerà il suo valore minimo al sorgere e al tramontare dell'astro e il suo valore massimo nell'istante di culminazione o, in altre parole, di transito al meridiano locale. Nel caso del disco solare, la culminazione dell’astro avverrà all’istante del mezzogiorno vero e locale delpunto di osservazione. Ovviamente il valore dell'altezza sull'orizzonte di un certo astro sarà funzione sia della latitudine che della longitudine geografica dell'osservatore. Nonostante tutti questi problemi tecnici il sistema altazimutale è fondamentale per l'Archeoastronomia in quanto riflette perfettamente la situazione in cui si trovavano gli antichi che dovevano, con mezzi modesti, compiere osservazioni relativamente alla posizione apparente degli astri visibili nel cielo ed ai loro movimenti.
Il sistema Equatoriale
Il secondo sistema di coordinate è quello Equatoriale. Questo sistema è quello maggiormente usato attualmente in Astronomia in quanto è indipendente dalla posizione geografica dell'osservatore. Questo significa che la posizione di un dato astro sarà determinata da una coppia di coordinate, dette Ascensione Retta e Declinazione, le quali saranno sempre le stesse per qualsiasi postazione osservativa posizionata geograficamente in una qualsiasi località della Terra.
Sistema di coordinate Equatoriale
I cerchi fondamentali per questo sistema sono l'Equatore Celeste, che è definito come la proiezione dell'equatore terrestre sulla sfera celeste, ed il Meridiano Astronomico Fondamentale il quale è il meridiano che partendo dal Polo Nord celeste attraversa l'Equatore nella posizione occupata dal Sole all'istante dell'equinozio di primavera cioè ad una delle intersezioni tra il cerchio dell'Eclittica e quello dell'Equatore Celeste. Questo particolare punto è detto Punto Vernale o Punto d'Ariete o anche Punto Gamma o più semplicemente Punto Equinoziale Primaverile. Affinché le coordinate di un astro, in questo sistema, siano indipendenti dal luogo di osservazione è necessario che il sistema di coordinate Equatoriali sia in costante movimento di rotazione apparente in accordo con il moto di rotazione apparente della Sfera Celeste, ma non solo, essendo l'Equatore celeste uno dei due cerchi fondamentali, l'inclinazione del sistema di coordinate equatoriali, rispetto al cerchio dell'orizzonte astronomico locale sarà differente per differenti latitudini sul globo terrestre.
Il sistema Eclittico
Un terzo sistema di coordinate astronomiche è quello Eclittico. Le due coordinate tipiche di questo sistema sono la Longitudine e la Latitudine Eclittica. Il cerchio fondamentale in questo caso è l'Eclittica che è la proiezione dell'orbita della Terra sulla sfera celeste.
Variazione dell’Obliquità dell’Eclittica dal 4000 a.C. al 2000 d.C.
L'Eclittica è inclinata rispetto all'Equatore celeste, di un angolo che varia lentamente, ma periodicamente nel tempo. Questo particolare angolo è l'Obliquità dell'Eclittica ed attualmente il suo valore è 23°,44, mentre, ad esempio, nel 1800 a.C. era 23°,91 e nel 2500 a.C. il suo valore raggiungeva i 24°,00.
Variazione dell’Obliquità dell’Eclittica dal 10000 a.C. al 10000 d.C.
L'angolo di Obliquità dell'Eclittica varia ciclicamente nel tempo con un periodo vicino ai 41000 anni a causa delle influenze gravitazionali combinate del Sole, della Luna in particolar modo ed in misura minore di tutti gli altri pianeti che compongono il Sistema Solare. L'influenza perturbativa gravitazionale implica una variazione dell’inclinazione dell'asse della Terra. La variazione dell’Obliquità della Eclittica esercita una notevole influenza sia sulla posizione del Sole che di quella della Luna osservati da una determinata località geografica quindi la conoscenza dell'angolo di inclinazione dell'asse terrestre e la sua variazione nel tempo riveste una particolare importanza dal punto di vista archeoastronomico in quanto esso entra praticamente sempre in tutti i calcoli finalizzati ad ottenere un'accurata ricostruzione dell'aspetto del cielo visibile in corrispondenza di una determinata epoca remota, sia dal punto di vista della posizione delle stelle sia del Sole e della Luna.
Eclittica ed equatore celeste. I punti di intersezione g e W sono rispettivamente il Nodo ascendente (Punto Vernale) ed il Nodo discendente.
Le costellazioni che il cerchio immaginario dell'Eclittica attraversa sono dette "Zodiacali", termine anche questo di derivazione antica. L'inclinazione dell'Eclittica sull'Equatore Celeste implica l'esistenza di due punti di intersezione, tra i due cerchi, che sono detti nodi.
Il sistema Galattico
Il quarto sistema di coordinate astronomiche è quello Galattico, ma dal punto di vista archeoastronomico esso non ha rilevanza in quanto la sua introduzione risale al secolo scorso con lo scopo di definire la posizione degli astri all'interno della nostra galassia.Ovviamente esistono delle formule che permettono la trasformazione delle coordinate istantanee di un oggetto celeste riferite ad un certo sistema ad un altro e viceversa. Tutte le coordinate appartenenti ai sistemi descritti sono soggette a piccole, ma sistematiche variazioni con il passare degli anni e dei secoli. L'andamento delle variazioni non è lineare e dipende dalla posizione sulla sfera celeste dell’astro considerato, però per brevi periodi di tempo l'approssimazione lineare funziona bene. In Archeoastronomia i periodi di tempo di cui è necessario andare indietro sono generalmente grandi, di conseguenza le approssimazioni lineari non sono più adeguate per il calcolo delle coordinate delle stelle nelle epoche antiche, occorre quindi applicare metodo rigorosi che tengano conto di tutti i fenomeni, anche quelli di minore importanza, che provocano un graduale cambiamento di posizione degli astri, nel tempo.
Il Sole. Il moto apparente del Sole sulla Sfera Celeste
La Terra compie annualmente una rivoluzione completa intorno al Sole. Il suo moto orbitale è regolato dalla legge di gravitazione universale e ben descritto dalle tre leggi scoperte dal matematico tedesco Giovanni Keplero, nel XVII secolo. L'orbita della Terra è un'ellisse poco eccentrica e la distanza orbitale media, a cui il nostro pianeta orbita intorno al Sole è di circa 149.6 milioni di chilometri. Il globo terrestre ruota su se stesso in un giorno siderale, poco meno di 24 ore, quindi un osservatore situato in una determinata località geografica vedrà apparentemente il Sole muoversi, assieme a tutta la sfera celeste da est ad ovest durante l'arco di un giorno.
Differrenti traiettorie apparenti percorse dal Sole sulla Sfera Celeste ai solstizi ed agli equinozi durante l’anno a diverse latitudini geografiche: a destra all’equatore (latitudine = 0°), in centro a Teotihuacan in Messico (latitudine pari a 20° N) e a destra a Stonehenge (latitudine = 51° N).
A causa del fatto che la Terra durante un giorno percorre anche una frazione della sua orbita, circa 1/365 del percorso annuale, il Sole avrà variato la sua posizione apparente rispetto alle stelle visibili sulla sfera celeste di poco meno di 1 grado. Il moto del Sole è quindi solamente apparente e dovuto in realtà al fatto che l'osservatore si muove solidalmente con la Terra su cui è ubicato. Il moto apparente del Sole nel cielo si compie sulla proiezione dell'orbita della Terra sulla sfera celeste o più rigorosamente sul cerchio immaginario ottenuto intersecando la sfera celeste con il piano dell'orbita terrestre. Questo cerchio è chiamato Eclittica, termine che fu coniato dagli astronomi greci nell'antichità.
Differenza tra il giorno siderale (23h 56m 04s) ed il giorno solare medio (24 h).
Il movimento apparente del Sole sull'Eclittica avviene nello stesso senso del moto orbitale della Terra lungo la sua orbita, direzione detta "diretta" o "antioraria" perché, contraria a quella del moto apparente diurno della Sfera Celeste. Poiché, a causa del moto apparente diurno un osservatore vede gli astri muoversi da est verso ovest (senso orario), vedrà per il moto apparente annuo, il Sole spostarsi tra le stelle in senso contrario, cioè da ovest verso est.
La conseguenza è che se un dato giorno durante l'anno il Sole transita al meridiano nello stesso istante in cui passa anche una stella, il giorno successivo esso passerà al meridiano circa quattro minuti dopo la stella in quanto si sarà spostato di circa un grado verso oriente e sarà quindi in ritardo rispetto ad essa. Quando il Sole si trova al punto di intersezione corrispondente al nodo indicato con il termine "Punto Gamma" o "Punto d'Ariete", allora avviene l'Equinozio di Primavera, mentre quando il Sole passa per il punto diametralmente opposto , esso si trova al nodo contrario e quindi avverrà l'Equinozio di Autunno. In definitiva quando avvengono gli equinozi il Sole è posizionato sull'Equatore Celeste; in questi giorni le durate del giorno e della notte corrispondono allo stesso numero di ore; in tutti gli altri giorni dell’anno il numero di ore di luce e di buio variano sia in funzione della data sia in funzione della latitudine geografica del luogo di osservazione.
Durata della notte (in ore) durante l’anno a varie latitudini geografiche
Attualmente le date in cui avvengono gli Equinozi sono il 21 marzo e il 23 settembre rispettivamente per l'Equinozio di Primavera e quello di Autunno, ma nel tempo anche le date degli Equinozi e dei Solstizi sono soggette ad una lenta, ma consistente, variazione particolarmente evidente quando si va molto indietro nel tempo.
Punti di levata e di tramonto del Sole ai solstizi e agli equinozi.
Il Sole a causa della variazione della posizione della Terra nello spazio per effetto del suo moto orbitale, durante il corso dell'anno cambia in modo periodico la posizione dei punti di sorgere e di tramontare sull'orizzonte. La traiettoria apparente percorsa dal Sole nel cielo varia giornalmente non solo con il variare della data lungo l'anno ma anche in funzione della latitudine geografica dell'osservatore. I punti estremi verso sud e verso nord toccati dalle posizioni di sorgere e tramontare del Sole sull'orizzonte in corrispondenza di una data località geografica, corrispondono ai giorni dei solstizi, così chiamati perché, in quei giorni, si ha l'impressione che il punti di levata e di tramonto del Sole stazionino in quella posizione estrema per qualche tempo, in quanto essi si muovono molto lentamente.
Moto apparente del Sole attraverso le costellazioni dello Zodiaco
Il punti estremi di sorgere e tramontare in direzione nord-est vengono toccati in corrispondenza della data del solstizio estivo, mentre al solstizio d'inverno i punti di sorgere e di tramontare saranno i più vicini alla direzione sud-est.
Ovviamente in corrispondenza dei giorni dell'anno che sono intermedi tra le due date di solstizio le posizioni sull'orizzonte occupate dai punti di sorgere e tramontare saranno a loro volta intermedie tra i due punti solstiziali.
Variazione dei punti di levata del Sole al solstizio d’estate, agli equinozi e al solstizio d’inverno, nell’anno -4000, calcolata per un intervallo di latitudine geografica compreso tra 30° e 60° Nord. Le varie curve sono calcolate per un’altezza dell’orizzonte natuale locale compresa tra 0° e 20°.
Variazione dei punti di levata del Sole al solstizio d’estate, agli equinozi e al sosltizio d’inverno, nell’anno 0, calcolata per un intervallo di latitudine geografica compreso tra 30° e 60° Nord. Le varie curve sono calcolate per un’altezza dell’orizzonte natuale locale compresa tra 0° e 20°.
Dal punto di vista archeoastronomico le posizioni sulla linea dell'orizzonte del sorgere e del tramontare del Sole in corrispondenza dei solstizi è fondamentale in quanto le testimonianze archeologiche ci suggeriscono quanto l'uomo delle Età della Pietra, del Rame, del Bronzo e del Ferro tenesse in grande considerazione l'osservazione e la marcatura della posizione di questi punti. (Continua-)
(Autore:Adriano Gaspani, aprile 2008)
La Bibliografia viene indicata alla fine delle sezioni pubblicate in questo sito.
Sezioni correlate in questo sito:
 | II Parte |
| Archeoastronomia |
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pubblicato in agosto '09