Studiare la posizione del Sole: le carte solari

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Come ormai si sa da secoli, non è il Sole a girare intorno alla Terra, ma si verifica il contrario. Nonostante ciò, per studiare il comportamento di questa importante stella, si sono sviluppati dei procedimenti grafici che analizzano il percorso apparente del sole. Si tratta delle carte solari, il cui impiego può rivelarsi utile anche nella progettazione di soluzioni come i tunnel solari.

 

Cosa sono le carte solari

Come anticipato, le carte solari sono degli ausili grafici adatti a studiare il movimento apparente del Sole, che, appunto, sembra muoversi intorno alla Terra. Dal nostro punto di vista, il Sole compie un percorso lungo la volta celeste; per identificare la posizione della stella in maniera veloce e precisa si fa uso proprio delle carte solari, che permettono, inoltre, di valutare se il Sole è visibile in un certo punto, nonostante le eventuali ostruzioni. Per ottenere questo grafico, si proietta la volta celeste e la posizione del Sole su una superficie piana. In caso proiezione piana sterografica, polare od ortografica, la superficie può essere il piano dell’orizzonte; altrimenti, si può utilizzare un cilindro posto idealmente intorno alla sfera celeste e, in questo caso, si parla di proiezione cilindrica. In tal modo, si ottengono rispettivamente diagrammi di forma circolare o rettangolare. Quando si impiegano diagrammi simili, la posizione del Sole, in un determinato momento, è data dagli angoli di altezza e di azimut. Per ottenere un percorso tipo della stella nell’arco di un giorno, basta congiungere le singole posizioni registrate ogni ora. Ogni carta solare si rifà alle diverse latitudini, perciò la posizione apparente del Sole è strettamente legata al luogo di osservazione. Dunque, se si pensa di installare un tunnel solare in Italia, occorrerà utilizzare le carte solari della latitudine corrispondente, che sarà diversa, ad esempio, da quella del Giappone, in cui il Sole avrà un comportamento apparente leggermente diverso.

Come funzionano le diverse proiezioni delle carte solari

La proiezione più facile da utilizzare è quella cilindrica, perciò è quella maggiormente impiegata negli studi che servono poi a sviluppare nuove tecnologie di illuminazione, come il tunnel solare. L’introduzione di questa modalità è attribuita a Edward Marzia, nel corso degli anni Settanta del ventesimo secolo. Questa tipologia di carta solare funziona individuando gli angoli di altezza e di azimut in un dato momento; con tali dati si può riportare la posizione del Sole sul diagramma, tenendo presenta che i due fattori citati si collocano, rispettivamente, sull’asse delle ordinate e suquello delle ascisse. Per ottenere il percorso apparente, occorre ripetere l’operazione nelle diverse ore del giorno e nei diversi periodi dell’anno, così da notare le differenze di comportamento nei vari mesi. Le proiezioni sterografiche, polari e ortografiche, invece, hanno una conformazione circolare, il cui bordo corrisponde all’orizzonte del luogo di osservazione. In caso di proiezione ortogonale, con centro posto di proiezione posto all’infinito e dopo lo zenith, le linee con altezza uguale sono più rade verso questo punto e più dense in prossimità del bordo dell’orizzonte. Nella modalità con proiezioni equidistanti, le linee ad altezza uguale sono posizionate in modo equidistante. Nelle sterografiche, infine, il centro di proiezione è collocato a una distanza finita. Anche con queste carte solari è possibile osservare le diverse posizioni del Sole durante lo scorrere dei mesi e delle stagioni.