RELOXO DE SOL ANALEMÁTICO

Enviado por victorpollan o Xov, 28/03/2013 - 05:22

 

O RELOXO DE SOL ANALEMÁTICO

DE GUITIRIZ

(Esta información foi facilitada por Carlos Castañón, secretario do Concello de Guitiriz, e presidente da Asociación Astronómica Lucense)

Con este reloxo coñecemos a hora de Guitiriz, sito a 7º 53' 50'' ó oeste do meridiano de Greenwich.
Neste tipo de reloxos solares a persoa sitúase sobre a data actual e proxecta a súa sombra na hora dese momento. 
Esta hora non coincide coa do noso reloxo de pulseira por dous motivos:

  1. Polo adianto de unha ou dúas horas da hora legal, isto é algo que non afecta ó recorrido aparente do sol.
  2. Cando o sol está no máis alto en Greenwich (Londres, Castellón) faltan aínda 32 minutos para que cruce o meridiano de Guitiriz. Un sinxelo cálculo proporciónanos este dato:  360º dividido por 24 horas equivale a 15º /hora.  Polo tanto os case 8º equivalen a 32 minutos.

 

 

O RELOXO DE SOL ANALEMÁTICO

O reloxo de sol é aquel que emprega o movemento aparente do sol sobre a esfera celeste, que é moi regular, para dicirnos en que momento do día nos atopamos.
Coa finalidade de facer máis observable este movemento non nos fixaremos na posición relativa do sol con respecto ó horizonte ou ó meridiano, senón que empregaremos un gnomon e observamos como a súa sombra vai cambiando de posición a medida que o sol se vai desprazando. 
Se o sol recorrese cada día o mesmo camiño polo ceo, facer un reloxo de sol sería moi doado. Pero non é así a causa da inclinación do eixe da Terra con respecto ó plano da eclíptica.  
Para construír un reloxo de sol hai que ter en conta que o camiño aparente do sol a través da esfera celeste é distinto cada día do ano, oscilando entre dúas traxectorias extremas que alcanza nos solsticios.  Unha consecuencia deste feito é que o sol só sae exactamente polo leste e se oculta exactamente polo oeste dúas veces ó ano, os que corresponden ós equinoccios, mentres o resto do ano sae desprazado.  Na primavera e no verán sae desprazado ó nordeste e ocúltase cara ó noroeste, mentres no outono e no inverno sae desprazado ó sureste e ocultase ó suroeste.  
(figura 1).

 

Outra consecuencia directa da inclinación do eixe da Terra é que temos máis horas de sol no verán que no inverno.  A distancia Terra-Sol é menor en inverno que en verán.

Proxectemos agora sobre o plano definido polo noso horizonte as traxectorias que percorre o sol nos equinoccios e nos solsticios  (figura 2)  e dispoñámonos a construír no seu centro un reloxo de sol.


Tomemos unha hora concreta coa finalidade de ver que sucede coa sombra do sol nesta hora ó longo do ano.  Sexan, por exemplo, as nove da mañá  (figura 3) .

 


Proxectemos o sol verticalmente sobre o plano (figura 4) e fixémonos en que se unimos as proxeccións do sol coa base do gnomon teríamos tres rectas distintas. Isto quere dicir que a sombra producida nunha mesma hora apunta nunha dirección diferente cada día do ano  (agás a sombra do mediodía que é a única que coincide todo o ano, sen embargo a elipticidade da órbita terrestre provoca que o mediodía solar non teña lugar exactamente no mesmo instante cada día).

Unha vez constatado este feito, podemos adoptar diversas solucións para a construcción dun reloxo de sol sobre o plano do noso horizonte. 
Unha posible solución sería sinalar no chan a posición da sombra de cada hora para cada día do ano, o máis simple é facelo coas horas dos días extremos do recorrido da sombra, é dicir, os días dos solsticios e dos equinoccios (figura 5).


Unha segunda solución consiste en inclinar o gnomon (figura 6) na mesma medida na que está inclinado o ecuador celeste respecto do noso horizonte (o ángulo definido pola latitude xeográfica de Guitiriz:  Norte – 43º 10' 50'' e Oeste – 7º 53' 50''). Desta maneira, como as traxectorias diurnas do sol son sempre paralelas ó ecuador celeste, os planos destas traxectorias serán sempre perpendiculares ó gnomon.  Isto dará como resultado que as sombras apunten sempre na mesma dirección á mesma hora do día durante todo o ano.  En conclusión, o gnomon debe colocarse paralelo ó eixe de rotación terrestre.  A maioría dos reloxos de sol que atopamos teñen esta estructura, tanto se son horizontais (de mesa) coma se son verticais (de parede).

A terceira solución consiste en cambiar a situación do gnomon cada día coa fin de compensar a diferenza da posición do sol ( figuras 7 e 8 ).  Está claro que cambiar cada día o gnomon de lugar é incomodo e por iso neste tipo de reloxos de sol, denominados analemáticos, adoita ser o propio observador quen se coloca no lugar correspondente do gnomon segundo a data, sendo a súa propia sombra a que lle indique a hora.

O reloxo de sol analemático é o máis complexo dentro da súa aparente simplicidade, e sen lugar a dúbida, é o más divertido dos mencionados, xa que o observador é unha peza fundamental (o gnomon)  no momento de ler a hora.  Se é demasiado baixo, e segundo que días e horas, pode ter problemas pola falta dunha sombra suficientemente longa como para chegar ós indicadores das horas. Nestes casos queda o recurso de levantar un brazo ou un bastón por encima da cabeza.

O espazo no cal debe situarse o observador-gnomon para realizar a lectura da hora ( figura 9), debe ter unha lonxitude aproximadamente igual ó semieixe menor da elipse, que estará orientada na dirección do meridiano local, é dicir, de Norte a Sur.  O semieixe maior, orientado de Leste a Oeste, debe ser aproximadamente 1,5 veces máis longo. Neste espazo central deben sinalarse os puntos nos cales ten que situarse o observador en cada momento do ano, é dicir, debe estar marcado un calendario coas proporcións indicadas na figura 9.

Por outra banda, a traxectoria que describe a Terra no seu percorrido arredor do sol non é un círculo,  o que significa que a Terra adquire velocidades diferentes ó longo da súa traslación anual.  Estes cambios de velocidade son a causa de que o mediodía solar raramente coincida co mediodía sinalado por un mecanismo de marcha regular, como por exemplo un reloxo mecánico.  Para arranxar este desacordo, que pode chegar a ser de ata 16 minutos de diferenza, os astrónomos inventaron un sol ficticio que denominaron “sol medio” e que, prescindindo do sol verdadeiro, podemos imaxinalo recorrendo a bóveda celeste con velocidade uniforme. Estes dous soles só coinciden catro veces ó ano, xa que mentres o sol medio sempre atravesa o noso meridiano ás doce en punto, o sol verdadeiro faino unhas veces con adianto e outras con retraso. As diferenzas anuais entre o mediodía solar verdadeiro e o mediodía solar medio represéntanse por medio dunha curva denominada ecuación do tempo ( figura 10) . Nela pode verse que a variación do sol verdadeiro oscila entre os 14 minutos de retraso a mediados de febreiro ata os 16 minutos de adianto a principios de novembro.

Se queremos que o noso reloxo analemático nos indique o tempo medio, que é necesariamente moito máis útil que o tempo verdadeiro debido á irregularidade deste último, será necesario efectuar unha corrección no calendario destinado a servir como lugar de observación.  Imaxinemos que nos atopamos a 1 de novembro, data para a cal sabemos, pola ecuación do tempo, que o sol verdadeiro vai uns 16 minutos adiantado con respecto o sol medio. Situémonos sobre dita data e a nosa sombra sinalará un cuarto de hora máis  aló do meridiano, cando sabemos que debería estar sinalando as 12 horas do tempo medio.  Apartémonos agora, pois, uns centímetros cara o oeste, ata que a nosa sombra indique as 12; sinalemos entón no chan o punto no que nos situamos. Agora xa sabemos que para obter o tempo medio o día 1 de nombembro será necesario situarnos sobre aquel punto en lugar de facelo sobre a liña meridiana.  Se fixésemos esta corrección durante todo o ano, segundo os datos da ecuación do tempo, o calendario que tiñamos antes en liña recta sobre o meridiano tomará a forma dun 8 alongado (fig.11).  Esta curva denomínase analema e contén a totalidade dos puntos sobre os cales debemos situarnos ó longo do ano coa finalidade de obter coa nosa sombra o tempo medio.

A experiencia ensina que, actualmente, cando alguén olla un reloxo de sol non é para saber a hora senón para comparala coa do seu reloxo e, despois xulgar se o de sol funciona ben ou non.  Como sexa que normalmente ninguén pensa mal do sol nin do seu reloxo, en caso de discrepancia, do que dúbida é da execución do reloxo de sol.

Partindo destes razoamentos poderemos preguntarnos se agora, despois da corrección efectuada, o reloxo de sol analemático coincidirá coa hora dos nosos reloxos.

A resposta é que non.

O reloxo analemático infórmanos sobre o tempo solar medio do lugar donde estea instalado (hora local) e nós rexímonos pola hora do meridiano central do fuso horario ó que pertence o noso país.  No noso caso, o meridiano central do noso fuso horario é o histórico meridiano de Greenwich (0º), que pasa a 7º ó Leste de Guitiriz.  Cando o sol atravesa o noso meridiano xa pasaron 32 minutos dende o seu paso por Greenwich, co cal o nosos reloxos sinalarán 32 minutos máis que o de sol.

É posible amañar o trazado do reloxo de sol coa fin de correxir a diferenza causada pola lonxitude local.  Para iso abondará con desprazar as cifras horarias ó longo da elipse periférica que as contén, sen alterar a posición desta. No caso de Guitiriz,  optouse pola hora local, solar, en Guitiriz (fig. 12).

Unha vez feita esta última corrección, a hora sinalada polo reloxo de sol analemático coincidiría coa dos nosos reloxos se esquecemos o detalle de que sempre os levaremos unha ou dúas horas adiantados. O trazado do reloxo solar podería adaptarse tamén a estas correccións cun simple cambio do valor das cifras horarias.

Unha vez chegados a este punto é preciso lembrar que o reloxo de sol non pode competir en prestacións cos reloxos modernos.  Se ben é verdade, pois, que a hora solar xa non é suficiente para regular o ritmo da vida moderna, os reloxos de sol ofrécennos un grande contido didáctico e lúdico que pode servir para iluminar inquedanzas e nocións adormecidas.