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Presentazione progetto LIM Giriamo nello
spazio...inseguiti dal tempo   La genialità
delluomo si manifestò quando, nella notte dei
tempi, egli percepì di essere, di vivere, di
pensare, di muoversi in uno spazio, di essere
inevitabilmente assoggetto al tempo. Fu così che
la curiosità di sapere, di conoscere, di
esplorare il mistero della sua esistenza, lo
indussero a cercare, oltre al modo di
sopravvivere, quello di scoprire il perché,
lessenza stessa della vita e divenne, senza
nemmeno accorgersi, filosofo, astronomo,
geografo, poeta, storico, scienziato, matematico
e tramandò il suo sapere di generazione in
generazione fino a raggiungere, non alla
certezza, che nemmeno luomo moderno possiede, ma
al bisogno irrefrenabile della verità. I nostri
ragazzi, come gli uomini dei primordi, hanno
questa necessità scoprire lesistente, indagare
su nuovi campi di conoscenza, ricercare quelle
verità umane e scientifiche che ancora restano
misteriosamente inesplorate e racchiuse nello
spazio e nel tempo.  
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Anno scolastico 2009/2010 Istituto di primo
grado Galileo Galilei Progetto LIM

Giriamo nello spazio... inseguiti dal tempo
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• Dove siamo
• La sfera celeste
• Orientarsi
• Orientiamoci con il Sole
• Orientiamoci con la Stella Polare
• Orientiamoci con la Luna
• Orientiamoci con la bussola
• Orientiamoci con i Punti Cardinali
• Orientiamoci con la Rosa dei Venti
• a proposito di vento
• Orientiamoci con la carta geografica
• Orientiamoci con le coordinate geografiche

• Lantica concezione dello spazio e del tempo
• Un po di Storia del Tempo
• Il Tempo regolato dal ciclo delle stagioni
• Tempo ciclico, Tempo lineare
• Il calendario giuliano
• Il calendario gregoriano
• Il campione del Tempo
• Lanno tropico
• Dal quadrante solare allorologio atomico
• Un aforisma sul tempo

Sommario
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LA SFERA CELESTE

• C è una corrispondenza tra la terra e il cielo
  che è sempre attuale . Conoscerla e capirla giova
  alluomo perché laspetto del cielo che ci
  sovrasta ci dice dove siamo sulla terra. La
  geografia fisica ci insegna la morfologia della
  superficie terrestre oceani, mari, continenti,
  montagne, fiumi, laghi ecc..
• La geografia politica insegna come è ripartita
  la sovranità su questa superficie, lastronomia
  ci insegna la morfologia di una grande sfera che
  sembra girarci intorno come si chiamano e dove
  si trovano le stelle più importanti, ci insegna a
  riconoscere i pianeti e i loro movimenti
  rispetto alle stelle, come pure il moto del
  sole, della luna e ad utilizzare la ciclicità di
  questi moti per misurare il tempo e per
  orientarci nello spazio.

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Orientarsi nello spazio geografico risponde
alla necessità di conoscere al di là di quanto
vediamo, proviene dall'esigenza di muoversi,
di spostarsi, di raggiungere una meta. Quando
essa è visibile è infatti facile scegliere la
direzione per raggiungerla, percependo in maniera
naturale la reciproca posizione tra il punto di
partenza e quello di arrivo. Ben diverso è
l'atteggiamento quando la destinazione è fuori
della vista, perché occorre sapere in quale
posizione relativa esso sia rispetto al punto in
cui ci si trova inizialmente, a patto inoltre di
conoscerlo, per poter scegliere in quale
direzione avviarsi ed infine stabilire quale
tragitto percorrere.  
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Orientiamoci con il sole Il sole è un astro che
nel cielo è in movimento, non ha una posizione
fissa. In base alla nostra esperienza, però,
sappiamo che all'alba e al tramonto il moto del
sole interseca la linea dell'orizzonte,
individuando rispettivamente su di essa due
punti teoricamente fissi EST OVEST
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Orientiamoci con la Stella Polare
L'orientamento con il sole diventa ovviamente
impossibile dopo il tramonto. Ma anche di
notte, in assenza di strumenti, il cielo ci può
ancora aiutare. E' importante ricordare che il
tramonto e l'alba sono separate dal buio della
notte da due fasi, dette crepuscolo, la cui
luminosità è sufficiente per impedire
l'osservazione delle stelle e anche, quindi,
l'orientamento. La durata del crepuscolo, una
volta di più per complicare le cose, varia
all'aumentare della latitudine fino ad eliminare
di fatto la notte oltre il circolo polare.
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Orientiamoci con la luna La luna, specialmente se
piena, illumina il cielo e rende più difficoltoso
individuare le stelle ostacola cioè
l'orientamento. In questo caso conviene far
"buon viso a cattivo gioco" e utilizzare la luna
stessa come riferimento. Con la luna piena si può
utilizzare l'orologio, adottando lo stesso
sistema ma ricordando che il punto cardinale
trovato è in questo caso il Sud.  
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Orientiamoci con la luna
La luna al primo quarto crescente
approssimativamente indica alle ore 18 il Sud,
alle ore 24 lOvest. La luna all'ultimo quarto,
calante approssimativamente indica alle 24 lEst
alle ore 6 il Sud. La luna nuova fortunatamente
non si vede e così le stelle possono essere
utilizzate meglio.  
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Orientiamoci con la bussola  
La terra possiede un campo magnetico la cui
origine non è stata ancora scientificamente
scoperta. Essa è costituita da un ago
calamitato, che, in virtù della componente
orizzontale, orienta un estremo (in genere
dipinto di rosso) verso il polo magnetico Nord.   
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• La zona sullorizzonte dove il sole sorge viene
  detta oriente o est mentre quella in cui tramonta
  è loccidente o ovest, tracciando una linea
  perpendicolare alla congiungente est-ovest negli
  equinozi, si individuano altri due punti, detti
  Nord e Sud questultimo dalla parte in cui si
  viene a trovare il sole a mezzogiorno, il Nord
  dal lato opposto. Questi quattro punti di
  riferimento fondamentali, Est, Sud, Ovest e Nord
  sono detti punti cardinali aggiungendo ad essi
  le direzioni da cui spirano alcuni venti tipici,
  si ottiene la cosiddetta Rosa dei Venti.

Orientiamoci con i Punti Cardinali
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Orientiamoci con la Rosa dei Venti
La rosa dei venti è una rappresentazione grafica
dei quattro punti cardinali nord sud est
ovest e dei quattro punti intermedi
che individuano altrettante direzioni
nord-est,sud-est, sud-ovest nord-ovest Tra
questi punti se ne possono rappresentare altri
otto intermedi nord-nord-est, est-nord-est e
così via.
Questa rappresentazione fa corrispondere ai
quattro punti cardinali e ai quattro punti
intermedi i nomi degli otto venti conosciuti da
tutti i naviganti.
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Eolo, personaggio della mitologia greca, è
indicato come il dio dei venti
a proposito di venti
i loro nomi sono settentrione o tramontana (da
nord) grecale (da nord-est) oriente o levante
(da est) scirocco (da sud-est) mezzogiorno o
austro (da sud) libeccio (da sud-ovest)
occidente o ponente (da ovest) maestrale (da
nord-ovest)
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Orientiamoci con una carta geografica  
Per prima cosa bisogna prendere dei punti di
riferimento che ci consentano di orientare la
carta nella maniera giusta. La possibilità di
determinare la posizione delle singole località
della Terra è molto importante. Infatti serve nei
casi di navi in pericolo le quali devono
comunicare la loro posizione per essere soccorse,
oppure per coloro che percorrono lande desolate
senza punti di riferimento e che possono
proseguire solo determinando la propria
posizione. Per determinare la posizione delle
singole località sulla Terra si usano le
coordinate geografiche 
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Orientiamoci con le coordinate geografiche  
La posizione di un punto sulla superficie
terrestre viene determinata attraverso le
coordinate geografiche. Esse sono la latitudine
e la longitudine.La latitudine indica la
distanza angolare di un punto dall'Equatore. Essa
viene espressa in gradi o frazioni di grado. La
latitudine all'Equatore è di 0. La latitudine al
Polo Nord è di 90 o 90N la latitudine al Polo
Sud è di -90 o -90S.La latitudine al Tropico
del Cancro è di 2327', al Tropico del
Capricorno è di -2327' al Circolo Polare Artico
essa è di 6633', al Circolo Polare Antartico è
di -3366'.
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LE COORDINATE TERRESTRI

• Sulla sfera terrestre il sistema per orientarsi è
  abbastanza semplice, si fa uso di due coordinate,
  che fanno riferimento appunto ai parametri di
  rotazione, lequatore e i poli la latitudine e
  la longitudine .
• La latitudine misura la distanza del punto
  dallequatore. Si misura lungo il meridiano del
  luogo ( il cerchio perpendicolare allequatore
  che passa per il luogo in cui ci troviamo e per i
  due poli). E una misura angolare zero gradi
  allequatore e 90 gradi al polo (Sud o Nord). I
  punti aventi la stessa latitudine stanno sullo
  stesso parallelo
• La longitudine misura la distanza angolare fra
  il meridiano del luogo e un meridiano di
  riferimento (scelto di comun accordo tra le
  nazioni), attualmente quello che passa per
  Greenwich).Anche questa coordinata indica un arco
  sullequatore, quindi può essere misurata i gradi
  ( o a Greenwich fino a 180 andando verso est e
  -180 andando verso ovest).

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Per il pensiero antico lo spazio matematico è
uno spazio astratto, uniforme è uno spazio che
non dice nulla finché non è confinato, in primo
luogo, e differenziato dall'altro. Quindi gli
spazi sono luoghi e i luoghi sono ubicabili nel
momento in cui sono a loro volta contornati da
altri spazi che presentano diverse qualità è
l'aspetto qualitativo che determina il
luogo. Analogamente al caso dello spazio, che non
è una realtà diversa dalla qualità fisica dello
spazio o del luogo, anche il tempo è regolato
essenzialmente dalla ciclicità è il tempo delle
stagioni, è il tempo del ciclo solare (Giorgio
Stabile, filosofo contemporaneo)  
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Il tempo esiste perché dipende dal ritardo e
dall'anticipazione, le cose non accadono tutte
insieme, c'è un prima e un dopo, un movimento in
cui si distingue un tempo ed ora un po di
storia del Tempo
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Il contadino riusciva a riconoscere la stagione
non certo consultando un calendario o un manuale
di agricoltura, ma guardando la vegetazione.
Uno schema che è regolato sui sei mesi di
produzione e sui sei mesi di stanca dell'attività
agraria. Mesi in cui la produzione vegetale
suggerisce la qualità del tempo. Un tempo,
quello agrario, che non può essere né sollecitato
né invertito. Dice Dante "Occorre aspettare il
tempo opportuno"(Giorgio Stabile, filosofo
contemporaneo)  
Fino a tempi brevi le nostre nonne riconoscevano
un giorno più per il santo che non per il numero
che qualificava il giorno.
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La concezione del tempo ciclico e del tempo
lineare  
Il tempo è la dimensione nella quale si
concepisce e si misura il trascorrere degli
eventi. Tutti gli eventi possono essere descritti
in un tempo che può essere passato, presente o
futuro. La complessità del concetto è da sempre
oggetto di studi e riflessioni filosofiche e
scientifiche da parte dell'uomo. Il tempo non può
essere altro che la ruota in cui tutti gli esseri
eternamente rinascono Nel contesto biblico è
introdotta la concezione del tempo procedente a
senso unico, dove lo svolgimento storico
dell'umanità è irreversibile, senza possibilità
di ritorno e con una serie di istanze nelle quali
le libere decisioni dell'uomo, con il loro
apporto di male o di bene, sono destinate a
rimanere tali per tutta l'eternità.    
.  
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Il calendario di Giulio Cesare In epoca
repubblicana i Romani usavano il cosiddetto
calendario di Numa che fu soggetto ad abusi ed
errori che portarono a uno sfasamento medio di
tre mesi rispetto alle stagioni l'estate era
slittata a ottobre e a novembre, mesi che ai
tempi di Numa erano autunnali. Per rimettere
ordine in questa situazione Giulio Cesare,
verosimilmente durante la sua spedizione in
Egitto del 47 a.C. (-46), incaricò l'astronomo
alessandrino Sosigene di progettare un nuovo
calendario più funzionale (da Plinio). Tale
calendario, che prese il nome di giuliano, entrò
in vigore nel 46 a.C. (-45) che fu un anno del
tutto eccezionale per riallineare i mesi alle
stagioni tradizionali si dovettero inserire due
mesi straordinari tra novembre e dicembre oltre
ad un'ultima intercalazione del mese Mercedonio
(da Svetonio)) si ritiene dunque che quell'anno
sia stato di 456 giorni.
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Il calendario andò a regime nel 45 a.C. (-44)
abolito il mese mercedonio, ogni 4 anni doveva
essere intercalato un giorno in più, detto bis -
sextum perché inserito il giorno dopo il 24
febbraio (giorno VI dalle calende di marzo)
questo anno speciale prese il nome di
bisestile. In questo modo l'anno viene ad avere
una durata media di 365 giorni e 6 ore, alcuni
minuti più del vero (e già Ipparco aveva
calcolato tale lunghezza in 365g 5h e 55m, solo 7
minuti più della stima moderna), un errore che
evidentemente Sosigene considerò trascurabile, ma
che porterà molti secoli più tardi
all'introduzione del calendario gregoriano. 
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Il calendario gregoriano
Nel 325 al concilio di Nicea fu rilevato che
l'equinozio di primavera invece di cadere il 25
marzo, come era al tempo di Cesare, era
anticipato al 21 marzo per l'imprecisione
intrinseca nel calendario giuliano, che è basato
su una durata media dell'anno di 365 giorni e 6
ore, dodici minuti più del vero. Per evitare che
il problema si ripresentasse in futuro, venne
introdotto, sempre su progetto del Giglio, un
nuovo calendario leggermente modificato che ebbe
il nome di Gregoriano in onore del papa allora
regnante Gregorio XIII. 

• Le novità di questo calendario sono
• Gli anni secolari (ovvero divisibili per cento)
  non sono più bisestili. Il secolo dura dunque
  36524 giorni e la durata media dell'anno si
  avvicina al reale.
• Gli anni secolari divisibili per 400, come il
  1600 o il 2000, sono invece di nuovo bisestili, e
  la durata media dell'anno gregoriano viene così
  ad essere di 365.2425 pari a 365g 5h49m12s un
  valore ancor più vicino alla durata dell'anno
  tropico che è di 365g 5h 48m 46s.

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IL CAMPIONE DEL TEMPO

• Per luomo la misura del tempo ha due scopi uno
  a lunga scadenza (per esempio, pianificare la
  mietitura) e uno a breve termine (sapere quando
  farà buio). Riguardo al lungo termine, la terra
  ci fornisce due unità affidabili con il giorno e
  lanno. Sfortunatamente, per i periodi più brevi
  non ci sono unità equivalenti.
• Per misurare un intervallo di tempo è sufficiente
  contare il numero di volte in cui un qualunque
  fenomeno si ripete con regolarità. Per questo
  motivo il tempo non ha mai avuto un campione da
  conservare in cassaforte come è successo per la
  lunghezza e il peso. Il campione di tempo ce
  labbiamo sotto il naso ogni giorno, èil
  giorno!

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LANNO TROPICO

• Allinizio di un nuovo anno, come ogni gennaio
  che si rispetti, bisogna sostituire il vecchio
  calendario con quello nuovo. Ma come si fa a
  misurare il tempo che trascorre tra il primo
  gennaio e il 31 dicembre di uno stesso anno? Non
  è così semplice stabilire la durata di un anno.
  Lidea base di un calendario è quella di seguire
  il ciclo delle stagioni. Ma a che cosa
  corrispondono le stagioni dal punto di vista
  astronomico? Per capirlo, bisogna sapere che
  lasse di rotazione della terra, intorno al
  quelle la terra ruota in un giorno, non è
  perpendicolare al piano dellorbita terrestre ma
  è spostato di 23 gradi circa. Ci sono dunque dei
  momenti dellanno in cui lemisfero Nord prende
  la luce del Sole in piena faccia e altri momenti
  in cui è lemisfero Sud che ne ha diritto al
  Sud è estate quando è inverno al Nord. Cè un
  momento in cui le situazioni si incrociano
  questo avviene quando nessuno dei due emisferi
  viene avvantaggiato, vale a dire quando il
  piano che contiene lequatore terrestre passa per
  il centro del sole. In quel preciso momento, che
  si verifica due volte lanno, la situazione dei
  due emisferi si inverte e uno va verso linverno,
  laltro verso lestate. È lequinozio. Nel giorno
  in cui la terra passa per il punto
  dellequinozio, la durata del dì è uguale a
  quella della notte.

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QUANTO TEMPO DURA UN ANNO

• Ecco allora un idea mettiamoci nel punto
  dellequinozio, facciamo partire un cronometro e
  aspettiamo il ritorno a questo equinozio. Il
  cronometro si fermerà sulla seguente
  misurazione
• 365 giorni, 5 ore, 48 minuti, 46 secondi.
• Questo è chiamato anno tropico.
• Quello che chiamiamo comunemente giorno è il
  giorno solare che è stato diviso per convenzione
  in 24 ore. Il secondo è lintervallo di tempo che
  si ottiene dividendo il giorno solare medio in
  86400 parti uguali .Nel 1967
• La Conferenza Generale dei Pesi e delle
  Misure(CGPM) ha ridefinito il secondo come il
  tempo impiegato da un isotopo di cesio per
  vibrare 9192631770 volte in particolari
  condizioni. Così si sfrutta la vibrazione atomica
  perché e un fenomeno ciclico più preciso della
  rotazione terrestre.

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Misuriamo il tempo
I fisici definiscono il tempo attraverso la sua
misura e ciò presenta alcune aporie. È necessario
avere uno strumento che sia ripetitivo e
contemporaneamente possegga un qualche elemento
di novità. Ad esempio in un orologio analogico
con datario le lancette ruotano ripetitivamente
(tempo circolare) e il datario (tempo lineare)
che cambia allo scoccare della mezzanotte. Dunque
il tempo possiede ripetizione e differenza,
caratteristiche che di solito troviamo separate.
Candela marcatempo
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Lorologio ad acqua
Fra i più antichi strumenti usati per misurare il
tempo si possono ricordare le clessidre ad acqua,
nelle quali il trascorrere del tempo veniva
indicato dall'abbassamento del liquido contenuto
in un recipiente e fatto defluire lentamente
attraverso un piccolo foro le prime di esse sono
dovute agli Egizi e risalgono al XVI secolo a.C.,
mentre sono molto più recenti (IX secolo d.C.)
quelle a sabbia.
Ctesibio (scienziato Alessandrino 124 a.C.),
uno dei massimi inventori dell'antichità,
progettò e costruì nel I secolo d.C. un orologio
ad acqua, o clessidra, capace d'indicare
automaticamente tale escursione.In dettaglio
funzionava mediante uno stillicidio tra due
recipienti. Il livello dell'acqua nel superiore
era mantenuto costante per la regolarità del
deflusso. Nell'inferiore, invece, si innalzava
lentamente in 24 ore. Con l'acqua saliva un
galleggiante e scendeva il contrappeso
vincolatogli con una catenella, il cui
andirivieni poneva in rotazione un indice in
ragione del trascorrere del tempo. Dopo 24 ore un
sifone esauriva l'acqua riavviando il ciclo. 
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Meridiana o quadrante solare
L orologio solare è uno strumento
tecnologicamente molto semplice, costituito da un
oggetto il cui scopo è quello di generare
un'ombra. In base alla posizione e alla
lunghezza dell'ombra, l'uomo desume l'ora. Per
poter leggere questa informazione occorre che
l'ombra si muova su uno sfondo opportunamente
contrassegnato da linee di riferimento.L'oggetto
che genera l'ombra prende il nome di gnomone e
può assumere la forma, le dimensioni e l'aspetto
più strani e curiosi possibili, anche se
normalmente lo si ritrova a forma di asta o di
lamiera tagliata a triangolo.Lo sfondo sul quale
viene raccolta l'ombra e si legge l'ora prende il
nome di quadro o quadrante. Anch'esso può avere
le forme più disparate sebbene la forma più
frequentemente usata sia quella della superficie
piana.Sistemati, in maniera opportuna, questi
due oggetti (e ovviamente tracciati i riferimenti
sul quadro) non c'è da fare altro.A tutto il
resto penserà il Sole.
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Lorologio meccanico
Nel 1309 Milano fu la prima città al mondo ad
avere un orologio meccanico in ferro, posto sul
campanile della chiesa di S. Eustorgio. Questi
grandi orologi pubblici sono costruiti per volere
delle autorità civili in opposizione alla
scansione del tempo tramite le campane delle
chiese, quindi contro le autorità religiose
dunque accanto al campanile del duomo appare la
torre del comune. Inizialmente era notevole la
dimensione di questi orologi, così come la loro
imprecisione, ma in seguito saranno
miniaturizzati e perfezionati per permetterne
l'uso sulle navi.
La parola "orologio" deriva dal greco horológion
"che indica l'ora" composto di hora- "ora" e
-lógion derivante dal tema di légo "io conto".
L'orologio meccanico è un'invenzione cinese
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Dopo il viaggio di Colombo il perfezionamento
degli orologi s'intreccia con la navigazione a
mare aperto l'unico modo di calcolare la
longitudine è avere un orologio che non risenta
del rollio della nave. Proprio nella navigazione
risulterà evidente la contraddizione fra tempo
circolare e tempo lineare. Nel diario del veneto
Pigafetta (imbarcato con Magellano nella
circumnavigazione del mondo) è annotata una
scoperta per l'epoca sconcertante.
Quando a termine del viaggio verso ovest
approdarono a San Lucar si accorsero di aver
perso un giorno. Per la prima volta gli europei
si interrogarono sull'effettiva natura del tempo,
prima ritenuto proprietà di Dio. Questa scoperta
rese contraddittorio il concetto di tempo agli
europei, non riuscivano infatti a spiegarsi
perché mai navigando a ovest si perdesse un
giorno e nella direzione contraria invece lo si
guadagnasse.
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DAL QUADRANTE SOLARE

• Certamente i quadranti solari permisero molto
  presto di dividere il giorno in varie parti, ma
  loperazione era poco precisa e, soprattutto lr
  meridiane potevano essere usate solo con il bel
  tempo. Fu necessario dunque inventare altri
  strumenti . I primi furono dei sistemi a flusso
  come la clessidra che, però, non erano molto
  precisi e davano una definizione di unità di
  tempo che variava, a seconda dello strumento.
• Nel X secolo fecero la loro comparsa i primi
  orologi che , invece di lasciar scorrere un
  fluido, utilizzavano la caduta di un peso
  attaccato ad una catena per azionare una ruota.
  Ma anche questi avevano un margine di errore di
  unora al giorno.
• Nel 500 si racconta che, durante una messa,
  Galileo, ancora bambino, notò che le oscillazioni
  del lampadario appeso al soffitto della chiesa
  avvenivano a intervalli di tempo regolari .
  Crescendo mise in piedi una teoria nella quale
  dimostrava che, quando un pendolo non fa
  movimenti troppo ampi, la frequenza di questi
  movimenti ( numero di oscillazioni per unità di
  tempo) è effettivamente costante.
• Questa proprietà venne sfruttata per la
  costruzione di orologi a pendolo e permise di
  guadagnare una buona precisione della misura del
  tempo.

ALLOROLOGIO ATOMICO
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• Una volta era facile lo spazio da un lato, il
  tempo dallaltro.
• E poi è arrivato Einstein, e con lui un altro
  modo di vedere il mondo.
• Decisamente questi fisici ci rovinano il tempo!
• Le Monde de Camille di Chérif Zananiri