La Meridiana di San Petronio a Bologna: un capolavoro di precisione astronomica

La meridiana di San Petronio, oltre a essere un'opera di ingegneria straordinaria, rappresenta un'importante testimonianza del progresso scientifico del XVII secolo.

Situata all'interno della Basilica di San Petronio a Bologna, essa non solo misura il tempo con precisione ma fornisce anche informazioni cruciali sull'anno solare e il calendario astronomico.

Che cosa è la meridiana di San Petronio e cosa misura

La meridiana di San Petronio è una grande linea meridiana, o linea solare, che corre lungo il pavimento della navata centrale della basilica.

Questo strumento misura diversi aspetti legati al movimento del Sole:

1. Ora Solare Locale: La principale funzione della meridiana è indicare il mezzogiorno solare, il momento in cui il Sole è al punto più alto nel cielo e attraversa il meridiano del luogo.
2. Declinazione Solare: La declinazione del Sole varia nel corso dell'anno, raggiungendo il massimo durante il solstizio d'estate e il minimo durante il solstizio d'inverno. La posizione del punto di luce lungo la linea meridiana cambia in funzione di questa declinazione.
3. Equinozi e Solstizi: La meridiana permette di determinare con precisione le date degli equinozi di primavera e autunno, quando il giorno e la notte hanno la stessa durata, e dei solstizi d'estate e d'inverno, quando il Sole raggiunge rispettivamente la massima e minima declinazione.
4. Giorni dell'Anno: La posizione del punto di luce solare lungo la linea meridiana varia giorno per giorno, permettendo così di determinare con precisione la data all'interno dell'anno solare

La meridiana funziona secondo il principio dell'ombra proiettata dal sole, basato sulle leggi dell'ottica geometrica.

Il principio fisico fondamentale è il passaggio della luce solare attraverso un foro gnomonico, creando un punto di luce che si sposta lungo una linea specifica:

1. Foro Gnomonico: Un piccolo foro situato nella volta della basilica, a circa 27 metri di altezza, permette al raggio di sole di penetrare all'interno dell'edificio.
2. Percorso della Luce: Il raggio di luce, passando attraverso il foro, proietta un punto luminoso sul pavimento della basilica. Questo punto si sposta lungo la linea meridiana in base alla posizione del Sole nel cielo.
3. Linea Meridiana: La linea di bronzo incastonata nel pavimento rappresenta il meridiano locale. Il punto luminoso che si muove lungo questa linea segna l'ora solare locale e permette di determinare anche la data.

Che precisione ha

La meridiana di San Petronio è uno degli strumenti più precisi del suo genere.

L'accuratezza con cui è stata costruita e calibrata permette di determinare il mezzogiorno solare con un margine di errore di pochi secondi.

Inoltre, la lunghezza della meridiana, che misura circa 66,8 metri, consente di avere una maggiore precisione nella lettura dei movimenti giornalieri e stagionali del Sole.

La meridiana di San Petronio, come tutte le meridiane, non tiene direttamente conto delle oscillazioni dell'asse terrestre, note come precessione e nutazione.

Tuttavia, è possibile calibrare la meridiana tenendo conto di questi fenomeni per mantenere la precisione nel lungo termine. Vediamo come questi fenomeni influenzano le osservazioni e quali accorgimenti possono essere presi.

Oscillazioni dell'asse terrestre: precessione e nutazione

Precessione dell’asse terrestre

La precessione è un lento movimento conico dell'asse di rotazione della Terra, causato principalmente dalla forza gravitazionale esercitata dal Sole e dalla Luna sull'equatore terrestre. Questo fenomeno provoca un cambiamento graduale nella direzione dell'asse terrestre con un ciclo di circa 26.000 anni. La precessione cambia la posizione delle stelle e, di conseguenza, può influenzare le misurazioni astronomiche che si basano su coordinate stellari fisse.

Nutazione dell’asse terrestre

La nutazione è una piccola oscillazione periodica dell'asse terrestre sovrapposta al movimento di precessione. Essa è dovuta principalmente all'influenza gravitazionale della Luna e ha un ciclo di circa 18,6 anni. La nutazione provoca variazioni minori nell'inclinazione dell'asse terrestre e nella posizione del polo celeste.

Come la Meridiana può tenere conto di questi fenomeni

Anche se la meridiana di San Petronio non può adattarsi dinamicamente a questi fenomeni, alcune considerazioni e calibrazioni possono essere fatte per minimizzare gli effetti delle oscillazioni dell'asse terrestre sulla precisione delle misurazioni.

Calibrazione e manutenzione periodica

1. Calibrazione Iniziale: Quando la meridiana è stata costruita, è stata calibrata per la posizione e l'orientamento dell'asse terrestre di quel tempo. Questo ha implicato un'attenta misurazione della posizione del foro gnomonico e della linea meridiana sul pavimento.
2. Manutenzione e Aggiornamenti: Per mantenere la precisione della meridiana, può essere necessario effettuare controlli periodici e, se necessario, piccoli aggiustamenti. Questo include la verifica della posizione del foro gnomonico e l'accuratezza delle marche calendariate.

Correzioni di calcolo

Per gli osservatori moderni, è possibile applicare correzioni ai dati osservati per tenere conto della precessione e della nutazione:

1. Precessione: Gli astronomi possono usare formule di precessione per correggere le coordinate astronomiche delle stelle e dei pianeti. Queste correzioni possono essere applicate retroattivamente ai dati raccolti dalla meridiana per determinare la posizione esatta del Sole rispetto alla data di osservazione.
2. Nutazione: Anche le correzioni per la nutazione possono essere applicate per ottenere una maggiore precisione. Le formule per la nutazione sono ben note e possono essere utilizzate per correggere le variazioni periodiche nell'inclinazione dell'asse terrestre.

Strumenti Complementari

1. Osservazioni Astronomiche: Utilizzare strumenti astronomici moderni per verificare e calibrare periodicamente la meridiana può aiutare a mantenere la sua precisione nel tempo.
2. Software Astronomici: L'uso di software astronomici avanzati può facilitare l'applicazione delle correzioni necessarie per precessione e nutazione, migliorando la precisione delle misurazioni effettuate con la meridiana.

Curiosità sulla Meridiana di San Petronio

1. La Meridiana più Lunga del Mondo: Quando fu costruita nel 1655, la meridiana di San Petronio era la più lunga del mondo, con una lunghezza di circa 66,8 metri. Questo record rimase imbattuto per molti anni.
2. Progettata da un Astronomo Celebre: La meridiana fu progettata da Giovanni Domenico Cassini, un celebre astronomo e matematico italiano. Cassini divenne successivamente il direttore dell'Osservatorio di Parigi e contribuì a molte importanti scoperte astronomiche.
3. Una Meridiana che ha sostituito un precedente modello: La meridiana attuale sostituì una precedente meridiana costruita nel 1575 da Egnazio Danti, che era significativamente più corta e meno precisa.
4. Uso Religioso e Scientifico: Oltre a essere uno strumento scientifico, la meridiana aveva anche una funzione religiosa. Serviva a determinare con precisione le date delle feste mobili del calendario liturgico, come la Pasqua.
5. Un esperimento di validazione scientifica: La costruzione della meridiana di San Petronio fu anche un esperimento per confermare la teoria eliocentrica di Copernico. La precisione delle osservazioni della meridiana aiutò a dimostrare che la Terra ruota attorno al Sole.

La Basilica di San Petronio di Bologna

La Basilica di San Petronio è uno dei più grandiosi esempi di architettura tardo gotica in Italia.

La costruzione iniziò il 7 giugno 1390, su mandato del Comune di Bologna, che desiderava erigere una chiesa monumentale dedicata al patrono della città, San Petronio.

Il progetto originale fu affidato all’architetto Antonio di Vincenzo.

La costruzione della basilica si protrasse per diversi secoli, e la struttura rimase incompiuta. I lavori principali furono sospesi nel 1479, ma ulteriori interventi si susseguirono nel tempo. La facciata, in particolare, non fu mai completata. Questo fu dovuto in parte a difficoltà finanziarie, in parte a decisioni politiche e anche a rivalità con il progetto di costruzione della Basilica di San Pietro a Roma, che assorbì molte risorse e attenzione.

La Basilica di San Petronio è imponente: misura 132 metri di lunghezza, 60 metri di larghezza e 44,27 metri di altezza alla volta centrale. Se completata, avrebbe superato in dimensioni la stessa Basilica di San Pietro in Vaticano, il che rende l’idea dell’ambizione iniziale del progetto.

La Basilica di San Petronio non è il duomo di Bologna. Il duomo, ovvero la cattedrale principale della città, è la Cattedrale di San Pietro.

Chi è San Petronio

San Petronio è il patrono di Bologna. Nato nel IV secolo, fu vescovo della città dal 431 fino alla sua morte nel 450.

È venerato come santo dalla Chiesa Cattolica. Petronio è ricordato per il suo ruolo nella ricostruzione di Bologna e per il suo impegno nel rafforzamento della fede cristiana nella regione. Le sue reliquie sono conservate nella basilica a lui dedicata, che rappresenta uno dei simboli più importanti della città.