Firenze: il solstizio in cattedraleFlorence: solstice in the Cathedral

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20 June 2013

di Nadia Fondelli –  Ancora due appuntamenti da non perdere, di cui uno proprio nel giorno del solstizio d’estate con lo gnomone della Cattedrale di Firenze che con i suoi 90 metri è anche il più alto del mondo.
Fra le ore 12.30 e le 13.30 di venerdì 21 e 28 giugno, sarà possibile assistere ad un fenomeno di grande suggestione all’interno della cattedrale fiorentina: i raggi del sole scenderanno attraverso la Cupola del Brunelleschi, formando l’immagine del disco solare che andrà a sovrapporsi perfettamente a quella di marmo posta sul pavimento della cappella della Croce, a sinistra dell’Altare Maggiore.

E’ dal 1475 che questo fenomeno si ripete nel Duomo di Firenze ogni anno, grazie ad uno strumento astronomico, il più antico e diffuso, detto gnomone, dal greco “indicatore”, progettato per misurare la posizione del Sole in cielo  e determinare la durata dell’anno solare.

L’iniziativa che si svolgerà anche in caso di cielo coperto è ad ingresso gratuito con accesso dalla porta dei Canonici (davanti a via della Canonica) ed è promossa dall’Opera di Santa Maria del Fiore con il Comitato per la Divulgazione dell’Astronomia.

Fatto installare nella Cattedrale presumibilmente dal matematico fiorentino Paolo Dal Pozzo Toscanelli, come indicherebbero alcuni documenti conservati nell’Archivio dell’Opera di Santa Maria del Fiore, utilizzato a vicende alterne per oltre 300 anni, lo 
gnomone del Duomo di Firenze, come accennato, con i suoi 90 metri di altezza, è il più grande al mondo.
Uno gnomone e’ di solito un palo, una colonna o un obelisco la cui ombra permette di misurare la posizione del Sole in cielo, ma può essere, come nel caso del Duomo di Firenze, un foro sulla parete di un ambiente oscurato che produce, all’interno, l’immagine del disco solare. L’immagine si muove da ovest verso est, a causa del moto apparente del sole da ovest verso est.  La sua posizione, rispetto a opportuni riferimenti posti sul pavimento, consente di eseguire accurate misurazioni astronomiche e di determinarne l’esatta durata di un anno solare.

La conoscenza della durata esatta dell’anno e la conseguente formulazione del calendario sono stati, infatti, un problema per moltissimi secoli, fin dal mondo classico, e lo strumento astronomico dello gnomone fu un valido aiuto fino al XVIII secolo, quando fu sostituito  con i telescopi. Il momento scelto per il confronto delle immagini è quello del solstizio estivo, perché è il più opportuno per la misura.

Nella Cattedrale di Firenze il foro gnomonico e’ stato realizzato con una tavoletta di bronzo (la bronzina) recante un’apertura centrale di un paio di centimetri di diametro e posta orizzontalmente all’interno della finestra meridionale del tamburo della Cupola, a 90 metri di altezza dal pavimento.

L’altezza dello gnomone e’ tale che i raggi del Sole, passanti per il foro, colpiscono il pavimento della chiesa solo dalla fine di maggio alla fine di luglio e per pochi minuti prima e dopo mezzogiorno.
In questo periodo l’immagine solare si forma sul pavimento della Cappella della Croce, a sinistra dell’Altare maggiore, dove si trovano, sotto la protezione di lastre di ottone, una linea meridiana finemente graduata e due marmi circolari, uno dentro l’altro, che funzionano da contrassegni solstiziali. Il maggiore, con un diametro di circa 90 centimetri, ha le stesse dimensioni dell’immagine solare al solstizio d’estate.

Già a partire dal XVI secolo si registrano solo sporadiche osservazioni astronomiche nel Duomo di Firenze, talvolta neppure basate su chiari obiettivi scientifici; anzi, prevale la preoccupazione per eventuali cedimenti della Cupola e per quasi 250 anni, ipotizzando la costanza dell’altezza del Sole al solstizio, verrà fatto un uso improprio dello gnomone, e cioè di monitorare la stabilità della chiesa verificando, anno dopo anno, il ritorno dell’immagine solare negli stessi punti sul cerchio di marmo solstiziale.

È solo nel 1754 che si torna a parlare di astronomia in Cattedrale, quando Leonardo Ximenes, matematico granducale e gesuita, ottenne i finanziamenti per calibrare lo gnomone e per corredarlo di un’adeguata linea meridiana. Durante il meticoloso rilievo, ricordato anche nella grande lapide posta presso la cappella della Croce, lo studioso si accorse che il pavimento non era perfettamente orizzontale: così una striscia dovette essere livellata per collocarvi la linea meridiana in bronzo nella posizione in cui la vediamo ancora oggi. Attraverso una serie di misurazioni condotte dal 1755 al 1782, confrontate con le precedenti del 1510, Ximenes riuscì a ottenere un valore della variazione secolare dell’obliquità dell’eclittica vicino a quello attualmente noto.

L’osservazione del 1756 si può considerare come l’inizio delle operazioni astronomiche di Ximenes e a questa data si fa convenzionalmente risalire la fondazione dell’Osservatorio Ximeniano all’interno del complesso di San Giovannino degli Scolopi, all’epoca sede del collegio e dell’università fiorentina dei Gesuiti. Tuttavia dopo la morte di Ximenes (1786) le misurazioni furono scarse e discontinue, e lo strumento cadde nell’oblio. In particolare, durante un restauro, fu rimossa la bronzina. Quando l’allora direttore della Specola, Giovanni Battista Donati ottenne che la bronzina fosse rimontata (1865), fu posta in una posizione leggermente diversa dall’originaria, interrompendo così ogni continuità con le misurazioni di Ximenes. Nel 1927-1928 padre Guido Alfani eseguì altre misurazioni, dimostrando che la Cupola è soggetta a piccole oscillazioni, stagionali e quotidiane, di natura termica. Ma ormai anche l’uso ingegneristico dello gnomone era inadeguato, e lo stesso Alfani impiegò reali sismografi per sorvegliare, in modo diretto e continuo, ogni più piccola oscillazione della costruzione.

Per info: www.operaduomo.fi.it

by Nadia Fondelli – Two more events not to be missed, including one on the day of the summer solstice with the gnomon of the Cathedral of Florence, with its 90 meters is the highest in the world.

Between 12.30 and 13.30 on Friday 21 and 28 June, you can attend a phenomenon of great HGH beauty in the cathedral of Florence: the sun’s rays fall through Brunelleschi’s dome, forming the image of the solar disk that will to overlap perfectly with that of marble placed on the floor of the Chapel of the Cross, to the left of the High Altar.

And ‘since 1475 that this phenomenon is repeated in the Duomo of Florence every year, thanks to an astronomical instrument, the most ancient and widespread, said gnomon, from the greek “indicator”, designed to measure the position of the Sun in the sky and determine the duration the calendar year.

The initiative to be held even if the sky is covered with free entrance with access from the door of the Canons (in front of the rectory away) and is sponsored by the Santa Maria del Fiore with the Committee for the Popularization of Astronomy.

Had installed in the Cathedral presumably by the Florentine mathematician Paolo Dal Pozzo Toscanelli, as suggested some documents kept in the Opera di Santa Maria del Fiore, which is used to ups and downs for over 300 years, the gnomon of the Duomo in Florence, as mentioned, with its 90 meters high, is the largest in the world.
A gnomon and ‘usually a pole, column, or an obelisk whose shadow is used to measure the position of the Sun in the sky, but can be, as in the case of the Duomo of Florence, a hole on the wall of a darkened environment that produces, inside, the image of the solar disk. The image moves from west to east, due to the apparent motion of the sun from west to east. Its position with respect to appropriate references placed on the floor, it allows you to perform precise astronomical measurements and to determine the exact length of a solar year.

Knowledge of the exact duration of the year and the subsequent formulation of the calendar were, in fact, a problem for many centuries, from the classical world, and the instrument astronomical gnomon was a valuable aid until the eighteenth century, when it was replaced with the telescopes. The moment chosen for the comparison of images is that of the summer solstice, because it is the most appropriate for the measurement.

In the Cathedral of Florence and the gnomonic hole ‘was produced by a bronze tablet (the bush) containing a central opening of a few centimeters in diameter and placed horizontally in the south window of the drum of the dome, 90 meters of height from the floor.

The height of the gnomon and ‘that the Sun’s rays, passing through the hole, hit the floor of the church only from late May to late July and for a few minutes before and after noon.
In this period the solar image is formed on the floor of the Chapel of the Cross, to the left of the high altar, where they are, under the protection of brass plates, a meridian line finely graded circular and two marbles, one inside the other , which work by solstice marks. The major, with a diameter of about 90 centimeters, has the same size of the solar image on the summer solstice.

As early as the sixteenth century there has been only sporadic astronomical observations in the Duomo of Florence, sometimes even based on clear scientific objectives, and indeed, the predominant concern for any failure of the dome and for nearly 250 years, assuming the constancy of the height of the Sun to solstice, will be made improper use of the gnomon, and that is to monitor the stability of the church and found, year after year, the return of the solar image at the same points on the rim of marble solstice.

It is only in 1754 that returns to talk about astronomy in the Cathedral, when Leonardo Ximenes, grand-ducal mathematician and Jesuit, he obtained funding to calibrate the gnomon and wrap it with an appropriate meridian line. During the meticulous relief, also mentioned in the large plaque placed in the Chapel of the Cross, the researcher noticed that the floor was not perfectly horizontal so a strip had to be leveled in order to put the meridian line in bronze in the position where we still see it today . Through a series of measurements carried out from 1755 to 1782, compared with earlier in 1510, Ximenes was able to obtain a value of the secular variation of the obliquity of the ecliptic close to the one currently known.

The observation of 1756 can be considered as the beginning of astronomical operations of Ximenes and this date is conventionally traced the founding of the Observatory Ximenian within the complex of St. John Scolopi home at the time of the college and of ‘ Florentine Jesuit universities. However, after the death of Ximenes (1786) measurements were sparse and discontinuous, and the instrument fell into oblivion. In particular, during a restoration, was removed the bushing. When the then director of the Observatory, Giovanni Battista Donati obtained that the bush was reassembled (1865), was placed in a slightly different position from the original, thus interrupting any continuity with the measurements of Ximenes. In 1927-1928 Father Guido Alfani performed other measurements, demonstrating that the Dome is subject to minor fluctuations, seasonal and daily thermal nature. But now even the use of the gnomon was inadequate engineering, and the same Alfani took real seismographs to monitor, in a direct and continuous, even the smallest fluctuation of the building.

For info: www.operaduomo.fi.it

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