Lo Gnomone del Duomo di Firenze

Un mio articolo pubblicato su “CentoStelle“, rivista del CIDA Toscana – Anno II, Estate 2005

Tecnicamente lo gnomone è l’estremità di un’asta (o anche l’asta stessa) che con la sua ombra indica l’ora sugli orologi solari. Anche, può essere un palo o una colonna oppure un obelisco la cui ombra, proiettata in terra, permette di misurare la posizione del Sole in cielo.

È sicuramente lo strumento astronomico più antico e diffuso grazie al quale si poterono ben presto studiare i due moti apparenti del Sole: quello diurno, dovuto al moto di rotazione della Terra su se stessa, e quello annuo, dovuto al moto di rivoluzione della Terra intorno al Sole.

È ovvio che più aumenta l’altezza da terra dello gnomone più accurata sarà la misurazione del fenomeno. E però più alto sarà il palo o la colonna o l’obelisco su cui è posizionato, più l’ombra del vertice dello gnomone che si proietterà in terra sarà sfocata, poco nitida, creando ciò ovvi limiti di accuratezza. Per ovviare a questo inconveniente l’unico accorgimento è quello di sostituire l’ombra con la luce, e cioè usare un “foro gnomonico” al posto del palo o della colonna.

È ciò che fu fatto nel Duomo di Firenze (S. Maria del Fiore) che ospita dal 1475 uno gnomone che con i suoi 90 metri di altezza è il più grande del suo genere.
Se il diametro del foro è all’incirca 1/1000 dell’altezza dello gnomone si ottiene sul pavimento un’immagine abbastanza nitida del Sole molto più luminosa della superficie circostante. Tale immagine si muove continuamente da ovest verso est a causa del moto apparente diurno del Sole.

Il “foro gnomonico” in S. Maria del Fiore è stato realizzato con una tavoletta di bronzo (chiamata “bronzina”) recante un’apertura centrale di un paio di centimetri di diametro e posta orizzontalmente all’interno della finestra meridionale del tamburo di cupola, a 90 metri dal pavimento.

L’altezza dello gnomone è 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 il mezzogiorno.
In questo periodo l’immagine solare si forma sul pavimento della Cattedrale, specificamente 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.

Lo gnomone serviva infatti per individuare il momento esatto del solstizio, determinando la durata dell’anno tropico, ma anche serviva, a quei tempi, per un’indagine più ambiziosa: determinare se l’eclittica, cioè il cammino apparente annuo del Sole tra le stelle, si mantiene costante nel tempo; in termini moderni ciò significa determinare se l’inclinazione dell’asse della Terra, sul piano orbitale, è costante.

Ma da chi venne costruito questo gnomone? Chi diede le indicazioni astronomico-scientifiche per la sua realizzazione? Fino a qualche anno fa non esistevano documenti che indicassero l’autore dello gnomone, anche se il gesuita Leonardo Ximenes [1] nel 1757 individuava in esso l’astrologo, astronomo e cartografo fiorentino Paolo dal Pozzo Toscanelli. Ma nel 1979 venne rinvenuto, negli archivi dell’Opera del Duomo (grazie all’archivista Enzo Settesoldi), un documento di pagamento che attestava, senza ombra di dubbio, che l’autore era proprio Paolo Dal Pozzo Toscanelli, lì chiamato «maestro Paolo Medicho», e l’anno il 1475.
Ecco il documento:

Archivio dell’Opera del Duomo di Firenze
Quaderno Cassa, serie VIII-I-61, anno 1475, carta 2v MCCCCLXXV
Spese d’Opera
E adì detto [16 agosto, n.d.a.] lire cinque soldi quindici dati a Bartolomeo di Fruosino orafo, sono per il primo modello di bronzo di libbre 23 once 4, fatto per Lui a istanza di maestro Paolo Medicho per mettere in sulla lanterna, per mettere da lato di drento di chiesa per vedere il sole a certi dì dell’anno. Lire 5 soldi 15.

Ma chi era Paolo Dal Pozzo Toscanelli? Astronomo, cartografo, medico e astrologo, nacque a Firenze nel 1397 e morì nel 1482. La sua famiglia abitava in quella che è oggi piazza Pitti, nel palazzo contrassegnato dal n.18 (c’è una lapide che lo ricorda). Dopo aver compiuto i primi studi superiori presso lo Studio fiorentino si recò all’Università di Padova dove studiò Matematica e Medicina.
Con Filippo Brunelleschi effettuò i calcoli per la costruzione della Cupola di S. Maria del Fiore. Attento osservatore di comete, elaborò un efficace metodo di rappresentazione cartografica.
A Toscanelli si rivolgevano eminenti studiosi per avere conferme o delucidazioni in merito a teorie scientifiche, come il filosofo e teologo tedesco Nicola Cusano (Nikolaus Chrypffs, 1401 – 1464) o l’astronomo e astrologo tedesco Regiomontano (Johann Müller, 1436 – 1476); quest’ultimo considerava Toscanelli la mente matematica più eccellente del periodo, così come si legge in una lettera che lo stesso Regiomontano spedì a Toscanelli in data 5 luglio 1464:

tu della geometria hai cognizione pienissima; nei calcoli numerici sei espertissimo e rapidissimo… In te conobbi animo mite e dolce… Se alcuno v’è che lo studio della filosofia debba rendere celebre, e la gloria della matematica consacrare per l’eternità, prima d’ogni altro ai nostri tempi sei tu quello, o Paolo fiorentino, unico fra gl’italiani degno di tanto onore poiché possiedi così perfettamente tutte le discipline che, se volessi gareggiare con Archimede, forse riporteresti la palma […]” (Eugenio Garin, “La cultura filosofica del Rinascimento italiano. Ricerche e documenti”, Bompiani, Firenze 1994 (1° edizione, Sansoni, Firenze 1961), pp. 326-327.

La notorietà di Toscanelli si deve anche alla lettera inviata a Cristoforo Colombo nella quale sosteneva che la via più breve per raggiungere l’Oriente era quella attraverso l’Atlantico [2].