La nascita dell’Astronomia in Estremo Oriente - Cina

Prefazione
Ho deciso di intraprendere un breve cammino storico delle conoscenze astronomiche dell’ antico popolo asiatico poiché esso ha avuto una crescita culturale indipendente da quella sviluppatasi in Occidente nell’antichità. Un’ipotetica cronologia del pensiero scientifico astronomico sarebbe incompleta omettendo gli studi, gli strumenti e le misurazioni degli antichi osservatori cinesi.
La civiltà cinese è molto più antica di quella greca e romana anche se non fu anteriore alle civiltà  che si svilupparono lungo il Nilo e in Mesopotamia. E’ difficile provare che gli astronomi cinesi effettuarono importanti misurazioni già prima degli egiziani e dei babilonesi;  è comunque importante considerare quantomeno un confronto fra la Cina e le civiltà occidentali per quel che riguarda lo  studio dei movimenti degli astri sulla sfera celeste, perché fino ad un certo punto nel tempo esso ha avuto uno sviluppo parallelo e indipendente.
Ci accorgiamo così che l’astronomia cinese, al contrario di quella greca,per esempio, non si è sviluppata dagli studi solitari di un ristretto numero di individui ma era una disciplina al servizio dell’impero. La grande importanza che rivestivano gli astronomi imperiali  era direttamente proporzionale alla meticolosità delle loro osservazioni il cui scopo principale era permettere di redigere un calendario. La precisione con cui esse venivano effettuate è tale da considerarle la migliore cronaca astronomica dell’antichità, almeno fino all’epoca degli arabi.
L’astronomia cinese non ha mai elaborato una teoria predittiva matematizzabile del moto degli astri come invece è avvenuto in occidente, poiché la finalità delle osservazioni aveva un carattere meramente pratico.

Strumenti d’indagine astronomica
I cinesi furono i primi astronomi a compiere osservazioni sul sole utilizzando particolari aste conficcate perpendicolarmente al terreno, gli gnomoni. Oggetto delle
misurazioni era la lunghezza dell’ombra proiettata dallo gnomone stesso su di un piano orizzontale nel momento in cui l’astro transita sul meridiano cioè in direzione sud. Tale direzione era facilmente deducibile dal fatto che la lunghezza dell’ombra dello gnomone diminuisce progressivamente dall’alba fino ad un certo punto della giornata per poi riprendere ad aumentare.

La direzione dell’ombra in questo punto di minimo è la direzione del sud. Successivamente, tenendo fissa tale direzione notarono che la lunghezza dell’ombra al passaggio al meridiano variava entro un certo intervallo e aveva una lunghezza minima ed una massima. Tali giorni sono, rispettivamente, il solstizio d’estate e quello d’inverno.

Gli gnomoni erano provvisti di una scala graduata orizzontale, sul piano della quale venivano compiute le misurazioni dell’ombra. Se lo gnomone è corto le divisioni sulla scala devono essere ravvicinate ed estremamente precise; se esso è lungo è più facile leggere le suddivisioni ma l’ombra è chiara e mal definita. Gli astronomi ovviarono a questo fatto utilizzando un’asticella parallela al terreno posta nella sommità dello gnomone e un foglio di metallo con al centro un foro di spillo nel piano orizzontale. Il definitore d’ombra poteva essere ruotato e spostato avanti e indietro  per fare in modo che la luce potesse attraversare il foro. Cio’ che veniva proiettato sul piano orizzontale era un piccolo punto luminoso con al centro l’asticella posta di traverso: il foro gnomonico aveva la funzione di focalizzare, come una lente, l’immagine dell’asticella posta nella sommità dello gnomone.
La misura delle ombre gnomoniche veniva utilizzata inoltre per misurare la latitudine di un luogo per stabilire i confini territoriali. Con questa pratica gli astronomi cinesi riuscirono anche a calcolare il valore dell’obliquità dell’eclittica. Infatti una volta nota l’altezza massima del sole nei giorni del solstizio invernale e del solstizio estivo semplici calcoli portano alla determinazione di entrambe le quantità.

Se la Terra nel suo moto di rivoluzione intorno al sole non fosse inclinata ,come in effetti lo è, l’altezza del sole sull’orizzonte al passaggio sul meridiano sarebbe sempre la stessa in qualsiasi giorno dell’anno. In un sistema di riferimento solidale con il sole, potremmo vedere l’asse terrestre sempre disposta perpendicolarmente rispetto al piano dell’orbita. Ciò in realtà avviene solo nei giorni equinoziali . Sempre in un sistema solidale con il sole potremmo immaginare di vedere  la terra muoversi lungo il piano dell’orbita dal momento del passaggio al meridiano il giorno del solstizio d’inverno allo stesso momento il giorno del solstizio d’estate. La direzione dell’asse terrestre oscillerebbe rispetto al sole come una sorta di pendolo con i massimi delle oscillazioni nei giorni dei solstizi.

 Quindi per misurare l’obliquità dell’eclittica bastava calcolare la metà della differenza angolare fra l’altezza del sole al passaggio sul meridiano nei giorni del solstizio invernale ed estivo. Il libro chou li, databile intorno al 1100 a.c.,  riporta il valore 23.88
Il passaggio sul meridiano costituiva l’oggetto delle misurazioni anche per l’osservazione notturna del cielo. Orologi ad acqua permettevano di determinare l’intervallo di tempo fra il sorgere o il tramontare del sole e il passaggio sul meridiano di una stella. L’uso di misurare il tempo con lo scorrere dell’acqua è proprio dell’antica civiltà cinese. Alla corte dell’imperatore esisteva un funzionario ministeriale, la cui carica era ereditaria, che si occupava esclusivamente della loro costruzione e taratura.
L’astronomia cinese era basata essenzialmente sull’osservazione delle stelle circumpolari ed aveva un carattere polare-equatoriale. Si nota subito la differenza con l’occidente, in cui le posizioni delle stelle venivano riferite all’eclittica. Il modello cinese era più preciso per il fatto che l’osservazione delle stelle poste in vicinanza del polo nord celeste è più agevole delle osservazioni di stelle poste lungo l’eclittica, poiché sotto una certa altezza nel cielo esse non sono più visibili a causa della turbolenza dell’atmosfera.
La ripartizione del cielo era completamente diversa da quella occidentale, ed era costituita da circa 250 piccole costellazioni, la più famosa delle quali, il Dragone, è giunta fino ai nostri cieli. Tale costellazione, diventata simbolo nazionale, anticamente conteneva la stella polare,come si può notare considerando il moto di precessione degli equinozi ed il conseguente spostamento del polo nord celeste.

E’ possibile quindi calcolare l’esatta posizione del polo nord celeste in qualsiasi epoca storica. Nell’anno 2500 a.c. viene calcolata la seguente mappa equatoriale: