Linia meridiană din Biserica San Petronio, Bologna

Interiorul bisericii San Petronio din Bologna, cu linia meridiană în partea stângă

Cu ai săi 67 de metri, linia meridiană din biserica San Petronio este fără îndoială cea mai lungă din lume, dar poate şi cea mai reușită. A fost construită în 1655 de către Gian Domenico Cassini, celebrul astronom franco-italian care s-a remarcat îndeosebi prin descoperirile sale telescopice legate de planeta Saturn. Forma de azi a instrumentului provine din ultima restaurare efectuată de astronomul Eustachio Zanotti în 1776. Linia meridiană funcţionează după principiul unei camere obscure: lumina pătrunde printr-un orificiu amenajat în planşeul bisericii proiectând imaginea soarelui pe podea. 

Publicul asistă la trecerea soarelui la meridian
în prejma solstițiului de vară 2016

Orificiul gnomonic (lucarna) din planşeul bisericii prin care pătrunde lumina

Lucarna de 2,7 cm și decorațiunea solară. Detaliu.

Localizarea orificiului pe acoperișul bisericii

Spotul luminos are o formă circulară pe timpul verii, când soarele este cel mai sus pe cer, în vreme ce iarna capătă o formă ovală din pricina unghiului de incidență ascuțit pe care razele soarelui îl formează cu pardoseala bisericii. Când elipsa traversează inserţia liniară din bronz (alamă?), soarele se află exact în planul meridianului locului şi avem amiaza locală. Din punct de vedere practic, momentul se stabilește ca medie aritmetică între primul și ultimul timp de contact al marginilor elipsei. Bineînţeles că înălţimea soarelui deasupra orizontului variază odată cu anotimpurile și prin urmare proiecţia discului luminos va cădea fie mai aproape fie mai departe de-a lungul liniei. Pe aceasta au fost gravate în marmură semnele zodiacale, iar la capetele sale au fost prevăzute două plăci gravate cu conturul discului solar observat de Cassini la momentele solstiţiilor (aşa-numita imagine stenopaică).

Placa solstițiului de vară din capătul sudic al liniei (zodia Rac)

Placa solstițiului de iarnă din capătul nordic al liniei (zodia Capricorn)

Pentru că înclinarea axei terestre a suferit mici modificări în ultimele sute de ani, în prezent imaginea soarelui nu se mai aliniază perfect cu acest contur, discrepanţa fiind de peste 2 cm vara şi 13 cm iarna. Unul dintre scopurile liniilor meridiane era tocmai determinarea ritmului secular de variaţie a oblicităţii eclipticii.

Alinierea luminoasă la amiază
în preajma solstițiului de vară (22 iunie 2016)

Figura următoare relevă construcţia geometrică din spatele liniei meridiane. Ipotenuza triunghiului dreptunghic (linia diagonală) marchează raza luminoasă care pătrunde în încăpere printr-un mic orificiu executat în planşeu, a cărui diametru reprezintă abia a suta parte din înălţime. Verticala dusă spre podea din punctul orificiului corespunde unei catete a triunghiului dreptunghic (H). Lungimea celeilalte catete (L) defineşte poziţia discului luminos proiectat pe podea la amiaza diferitelor zile din an, în funcţie de înălţimea soarelui (exemplificăm cu solstiţiul de iarnă).

Geometria liniei meridiane

Z exprimat angular este distanța zenitală a soarelui, adică unghiul măsurat din centrul discului solar până în punctul zenit aflat deasupra observatorului. Cateta verticală H poartă numele de înălţime gnomonică - în cazul liniei meridiane din San Petronio ea are valoarea de 27,07 metri şi este împărţită în 100 de unităţi numite module. Aceste module, numărate începând cu punctul de sub orificiu (punctum verticale sau vertex) din 2 în 2 până la 250 (2,5x înălţimea gnomonică), reprezintă şirul estic al numerelor consemnate de-a lungul liniei meridiane. Cel de-al doilea șir de numere prevăzut în partea vestică a liniei redă timpul culminației superioare a soarelui exprimat în vechiul sistem al orelor italiene "da campanile", care a funcționat în Italia din secolul al XVII-lea și până la începutul secolului al XIX-lea. Conform acestei practici vechi de măsurare a timpului, ziua avea 24 de ore egale, la fel ca azi, dar socotirea lor se făcea în mod diferit. Astfel, momentul apusului era făcut să corespundă mereu cu ora 23:30, indiferent de anotimp. O jumătate de oră mai târziu (care acoperea durata crepusculului), toate ceasurile băteau ora 24 și ziua se încheia în mod oficial. Periodic era necesar să se ajusteze ceasurile mecanice cu aproximativ un minut în plus sau în minus pentru fiecare zi, în funcție de faptul dacă te îndreptai spre solstițiul de vară sau spre cel de iarnă (pentru aceasta existau tabele corectoare). În consecință, momentul amiezii sau culminația solară superioară se modifica zilnic, regula de baza fiind aceea că la echinocții amiaza să coincidă mereu cu ora 17:30.

Acest sistem temporal bizar, complet diferit de cel modern al orelor franțuzești, avea totuși un mare avantaj: el permitea stabilirea facilă a orelor rămase până la apusul soarelui și, deci, aflarea rămășiței zilei de lucru. Cunoscând timpul exprimat în ore italiene și scăzând-l din 23:30 se obţinea intervalul disponibil până la apusul soarelui.

Pentru o mai bună înţelegere vom exemplifica întrebuințarea astronomică a liniei meridiane din San Petronio folosind următoarele informaţii cunoscute:

- data observației 22 iunie 2016.
- latitudinea locului: 44,49 grade
- în clipa trecerii la meridian spotul luminos indică aprox. 38,5 module și ora italiană 15:49,5 min
- amiza locală se petrece la 13h17m ora mijlocie de vară a fusului central european, măsurată cu un ceas convențional

Vom putea obține:

- distanța zenitală a soarelui: z= arctangenta(38,5/100)= 21,06 grade
- înălțimea soarelui deasupra orizontului: h=90 grade - z = 90-21,06= 68,4 grade
- declinația solară, adică unghiul soarelui față de planul ecuatorului terestru: d=44,49-21,06=23,43 grade
- durata semi-diurnă, adică jumătatea duratei zilei-lumină (sau orele-lumină rămase): 23h 30m-15h 49,5m=7h 40,5m
- ora răsăritului: 13h 17m - 7h 40,5m =5h 36,5m (ora mijlocie de vară a fusului central european)
- ora apusului: 13h 17m + 7h 40,5m = 20h 57,5m (ora mijlocie de vară a fusului central european)

Trecerile la meridian ale soarelui pentru alte date calendaristice le puteți extrage din următorul panou informativ (între ultima duminică din martie și ultima duminică din octombrie nu uitați să adăugați ora de vară!).

Panou explicativ pentru linia meridiană din San Petronio

Bibliografie recomandată: Giovanni Paltrinieri, "Le meridiane: da S. Petronio a S. Giuseppe di Brescia"