Quando il sole diventa progetto
Ogni edificio ha una relazione con il sole. Le ombre che un palazzo proietta sul terreno non sono casuali: raccontano di scelte precise, di angoli studiati, di finestre posizionate con cura. In architettura, il sole non è solo luce: è energia, comfort, sostenibilità. Un edificio ben orientato può ridurre drasticamente i consumi per riscaldamento e raffrescamento, sfruttando il calore invernale e proteggendosi da quello estivo.
Il sole sorge a est e tramonta a ovest, ma la sua traiettoria nel cielo cambia continuamente durante l’anno. In inverno rimane basso sull’orizzonte, le ombre sono lunghe anche a mezzogiorno. In estate sale molto più in alto, le ombre si accorciano e il calore è più intenso.
Questa differenza dipende dall’inclinazione dell’asse terrestre: nei mesi invernali (intorno al 21 dicembre) il sole raggiunge la sua altezza minima, in quelli estivi (intorno al 21 giugno) arriva alla massima altezza. Una finestra esposta a sud riceve molta luce in inverno (quando il sole è basso e penetra in profondità) e meno in estate (quando il sole alto viene schermato naturalmente).
Disegnare le ombre significa capire dove e quando arriverà la luce e, quindi, progettare spazi più confortevoli ed efficienti. Anche noi, in classe, possiamo farlo. Con carta, cartoncino e pochi strumenti semplici possiamo costruire un eliodono, uno strumento che simula il movimento del sole durante l’anno e ci permette di vedere, toccare e capire come la luce modella lo spazio.
Vedere il sole attraverso il disegno
Per studiare le ombre ci servono due rappresentazioni fondamentali.
- La pianta è la vista dall’alto dell’edificio, come se lo tagliassimo orizzontalmente. Mostra la forma, l’orientamento rispetto ai punti cardinali e la direzione da cui arriva il sole nelle diverse ore.
- Il prospetto è la vista frontale dell’edificio. Mostra l’altezza, la posizione delle finestre e le ombre che si proiettano sul terreno o sulle pareti.
Per i nostri esperimenti useremo volumi elementari: un cubo, un parallelepipedo, una semplice casetta con tetto a due falde. L’importante è disegnarli con precisione, usando squadre e righello.
Costruiamo l'eliodono
Materiali necessari
- 1 base di cartone rigido o compensato (circa 40×40 cm)
- 1 foglio di cartoncino bianco (formato A3)
- 1 lampada con braccio snodabile o una torcia LED
- Cartoncino colorato per costruire i modellini
- Righello, squadre, matita, colla, forbici
- Bussola o app per smartphone
- Nastro adesivo colorato (facoltativo)
Procedimento
PASSO 1 – Sulla base di cartone disegniamo una croce con i quattro punti cardinali. Il nord va posizionato usando una bussola o l’app dello smartphone.
PASSO 2 – Al centro della base incolliamo il foglio bianco A3 che rappresenta il terreno. Segniamo linee radiali verso i punti cardinali.
PASSO 3 – Costruiamo 2-3 volumetti semplici: un cubo di 5x5x5 cm, un parallelepipedo di 5x5x8 cm, una casetta con tetto a due falde (base 6×6 cm, altezza 8 cm). Disegniamo prima lo sviluppo piano, ritagliamo, pieghiamo e incolliamo.
PASSO 4 – La lampada rappresenta il sole. Posizioniamola a diverse altezze per simulare le stagioni:
• Inverno: lampada bassa, circa 25-30° rispetto all’orizzonte
• Estate: lampada alta, circa 60-65°
• Primavera/Autunno: posizione intermedia, circa 45°
Possiamo segnare con nastro colorato le tre posizioni chiave.
PASSO 5 – Posizioniamo i modellini sul piano, accendiamo la lampada e osserviamo le ombre. Ruotiamo la base per simulare le ore del giorno, cambiamo l’altezza della lampada per le stagioni.
Esperimenti da fare
Le ombre nelle stagioni – Posizioniamo il cubo al centro con le facce parallele ai punti cardinali. Tracciamo il contorno dell’ombra con lampada in posizione inverno, poi ripetiamo in posizione estate. L’ombra invernale è molto più lunga: ecco perché il sole basso penetra meglio nelle stanze d’inverno.
Orientamento e comfort – Posizioniamo la casetta rivolta a sud. Con sole invernale la facciata è illuminata, con sole estivo il tetto la protegge creando ombra. Ruotiamo la casetta verso ovest: riceve il sole pomeridiano estivo in pieno, quello più caldo da gestire.
Ombra tra edifici – Posizioniamo torretta e cubo vicini. In inverno la torretta proietta un’ombra lunga che copre il cubo. In estate l’ombra è più corta. Quando progettiamo edifici vicini dobbiamo pensare a come le ombre influenzano la luce reciproca.
Ogni gruppo può fotografare le configurazioni, tracciare le ombre su fogli trasparenti, misurarle e confrontarle.
Un tema, tante discipline
L’eliodono è molto più di un semplice strumento di disegno tecnico. È un punto di partenza per costruire percorsi che attraversano diverse discipline.
Tecnologia lavora sul disegno tecnico come strumento di analisi e sulla costruzione pratica dello strumento. Si introduce il tema dell’efficienza energetica e delle schermature solari.
Fisica studia angoli di incidenza, calore assorbito dalle superfici e comportamento di materiali diversi sotto la luce. Si può misurare con un termometro semplice la differenza tra zone illuminate e in ombra.
Geografia spiega perché l’altezza del sole cambia con le stagioni, cosa sono solstizi ed equinozi e come l’inclinazione terrestre influenza il clima. Si confrontano architetture tradizionali di diverse latitudini.
Matematica lavora su angoli, proporzioni e rapporti. Misurare e confrontare le ombre permette di introdurre concetti come la tangente trigonometrica in modo intuitivo.
Educazione civica collega il tema alla sostenibilità: progettare con il sole significa ridurre i consumi energetici e costruire città più vivibili. Si possono citare esempi come il Pantheon o le moderne case passive.
Lo sappiamo bene: organizzare percorsi trasversali non è sempre semplice tra orari, programmi e coordinamento. Ma quando il tema lo permette, come in questo caso, il risultato è davvero potente. Un eliodono costruito insieme può diventare l’occasione per far dialogare colleghi di discipline diverse e mostrare agli studenti che i saperi non sono compartimenti stagni, ma strumenti che si intrecciano per capire il mondo.
Foto cover: Lee ji youn / Shutterstock
