Il moto regolare degli astri ha fornito da sempre l’orologio naturale con il quale l’uomo ha cominciato a misurare il fluire del tempo. L’alternarsi del giorno e della notte, delle fasi lunari e delle stagioni hanno scandito il passare dei giorni, dei mesi e degli anni, ancor oggi le unità fondamentali.
Le applicazioni dell’osservazione del cielo alle esigenze sociali e dell’agricoltura hanno portato allo sviluppo di calendari sempre più precisi, quasi sempre influenzati da considerazioni politiche e religiose caratteristiche delle varie società. La mancanza di orologi meccanici (e di telescopi) non ha certo impedito di conseguire importanti traguardi nella misura del tempo Così, fin dall’antichità l’utilizzo degli orologi solari, comunemente noti come meridiane, assieme alle varie forme di clessidre ha permesso di calcolare il progredire del tempo nel corso della giornata. Gli orologi solari hanno poi raggiunto gradi altissimi di sofisticazione prima di essere definitivamente soppiantati dagli orologi meccanici in epoche relativamente recenti.

La durata dell’anno poteva essere calcolata con la misura dell’ombra del Sole, proiettata su una piattaforma orizzontale da gnomoni verticali di altezza adeguata, registrando nel corso del tempo l’ombra più corta (solstizio d’estate) e quella più lunga (solstizio d’inverno).
L’intervallo fra due solstizi d’estate successivi avrebbe individuato l’anno solare, di grande importanza pratica poiché strettamente legato all’alternarsi delle stagioni, Questo tipo di misura, però, risultava abbastanza impreciso. Si rifletta che intorno al solstizio la variazione diurna in elevazione del Sole è di appena mezzo minuto d’arco, cioè circa un sessantesimo del diametro angolare del Sole. Probabilmente gli astronomi del tempo hanno cercato di aggirare il problema mediante una tecnica d’interpolazione lineare, cioè definendo come momento del solstizio il valor medio dell’intervallo di tempo impiegato dal Sole per ritornare a una stessa elevazione misurata molti giorni prima rispetto al culmine previsto.
Questa difficoltà intrinseca alla misura rimase presente anche con gli strumenti più raffinati sviluppati per lo studio del moto solare, quali le sfere armillari meridiane, tant’è che in alternativa Ipparco, il grande astronomo greco del II secolo a.C., eseguì per anni tutta una serie di misure dei transiti agli equinozi, presumibilmente con l’uso dell’anello equatoriale di una sfera armillare (l’ombra di un anello di diametro sufficientemente grande montato su un piano parallelo all’equatore va a cadere perfettamente sulla parte opposta al momento del passaggio agli equinozi). Confrontando i propri dati con quelli solstiziali ottenuti dagli astronomi greci tre secoli prima, Ipparco trovò uno sfasamento di un giorno, cosicché correggendo stabilì la lunghezza dell’anno solare in 365,2467 giorni (questa frazione di giorno corrisponde a circa 5 ore e 55 minuti, solo 6 minuti maggiore del valore moderno). Quindi, alla imprecisione delle misure si era sopperito sfruttando lo sfasamento temporale accumulato su un grande intervallo di tempo.

Allo stesso Ipparco si fa comunemente risalire la scoperta della precessione degli equinozi. Gli astronomi greci avevano raggiunto una grande conoscenza sulla posizione delle stelle più brillanti dello zodiaco, ritenute fisse, e sul variare della posizioni del Sole, della Luna e dei cinque pianeti allora noti rispetto ad esse. Dalla misura delle longitudini di Spica, Regolo e di altre stelle brillanti Ipparco notò che la longitudine di Spica (la stella più brillante della costellazione della Vergine) relativa al punto equinoziale autunnale era diminuita di circa 2 gradi centigradi rispetto alle misure effettuate da due astronomi greci circa 150 anni prima, e quindi ipotizzò l’esistenza di uno spostamento sistematico verso gli equinozi delle stelle dello zodiaco di oltre 1 grado ogni cento anni.
Con i valori sopra indicati troveremmo circa 48 secondi d’arco all’anno, molto prossimo al valore attuale di poco più di 50 secondi d’arco/anno che, oggi sappiamo, deve essere imputato allo spostamento degli equinozi a causa della precessione dell’asse di rotazione terrestre. Ipparco poteva così valutare che la durata dell’anno siderale, cioè l’intervallo di tempo impiegato dal Sole per tornare nella stessa posizione rispetto alle stelle dello zodiaco, era di 365,2569 giorni, consistentemente più lungo dell’anno solare di circa 15 minuti, così come ottenuto dallo stesso Ipparco. Occorre rilevare che Ipparco non avrebbe potuto ottenere un risultato così importante basandosi esclusivamente sulle sue osservazioni poiché la precisione con la quale riusciva a posizionare le stelle era dell’ordine di una ventina di minuti d’arco, ed è solo grazie alla comparazione con le posizioni delle stelle ottenute un secolo e mezzo prima che egli ha potuto mettere in evidenza la precessione che col passare del tempo era diventata macroscopica. Ed è solo nel sedicesimo secolo che Tycho Brahe con il suo famoso quadrante murale riuscirà a compilare un catalogo di stelle con una precisione delle coordinate dell’ordine del minuto d’arco.

Sfortunatamente sia l’anno solare che quello sidereo non sono un numero intero di giorni. Lo stesso vale per il mese lunare (o sinodico) che rappresenta l’intervallo di tempo affinché le posizioni di Sole, Terra e Luna tornino a riallinearsi (un po’ più di 29 giorni e mezzo) e del mese sidereo (un po’ meno di 27 giorni e mezzo). Tutto questo ha creato una grande complicazione nella compilazione dei calendari le cui storie, come si è già accennato, si sono ancor più complicate per le peculiarità socio-culturali e religiose delle varie civiltà. Senza contare l’effetto della precessione degli equinozi che anno dopo anno veniva ad anticipare sempre più l’inizio della primavera astronomica, ed anche la data della Pasqua che ad esso è correlata, cosicché verso la fine del secolo XVI si ebbe la grande riforma del calendario, promossa dal Papa Gregorio XIII, che ha portato al calendario gregoriano oggi adottato dalla maggior parte dei paesi.

In conclusione, la grande regolarità dei moti apparenti periodici degli astri, tradotta nella misura di spostamenti angolari, ha fornito l’orologio naturale che ha permesso fin dall’antichità una misura sufficientemente accurata del fluire del tempo. L’introduzione degli orologi meccanici fino agli orologi atomici di grandissima precisione dell’era moderna ci hanno svincolato da questa schiavitù e, viceversa, sono ora utilizzati per uno studio accurato dei moti della Terra e degli altri fenomeni celesti.