Relojes de Sol

Por la Lic. Carolina Villalón

¿ Qué son y cómo funcionan?

Fuente: Galeon.com

En general, los relojes de sol indican el tiempo mediante la proyección de una sombra sobre una super ficie o cuadrante. Usualmente se utilizan super cies planas, aunque también puede usarse la super cie interna o externa de una esfera, cilindro, cono, hélice y otras formas diferentes. El tiempo se indica a través de la posición de la sombra proyectada en el cuadrante, el cual usualmente contiene líneas horarias marcadas sobre él. Estas marcas normalmente son rectas, aunque pueden ser curvas dependiendo del diseño del reloj. En algunos diseños es posible determinar la fecha del año o por el contrario puede ser necesario conocer el día para encontrar la hora correcta. En estos casos, pueden haber múltiples conjuntos de líneas horarias para los diferentes meses, o pueden existir mecanismos para calcular el mes.

El objeto que proyecta la sombra sobre elcuadrante, se conoce como el gnomon del reloj. Sin embargo, usualmente sólo uno de los bordes del gnomon es quien proyecta la sombra utilizada para la determinación del tiempo. Este rasgo se conoce como el estilete del reloj. Este último usualmente se encuentra alineado con el eje de la esfera celeste y por ende alineado con el meridiano local. El gnomon usulamente se ja relativo al cuadrante, pero no siempre. Por ejemplo, en el caso del reloj de sol analemático, el estilete se mueve de acuerdo al mes en transucurso.

Un reloj se dice equiangular si sus líneas horarias son rectas y espaciadas de la misma manera. La mayor parte de este tipo de relojes tienen un gnomon jo alineado con el eje de rotación de la Tierra y un cuadrante simétrico alrededor de ese eje (como el reloj ecuatorial).

Un poco de historia

La división del día en partes, tiene su origen hace 4000 o 5000 años. Para organizar las tareas religiosas y burocráticas, cada vez más complejas, algunas civilizaciones del Oriente Medio y Norte de Africa, dividieron el día. Primero lo hicieron los Sumerios y más tarde los Egipcios.

Fuente: Obelisco

Los Egipcios, alrededor de año 3500 aC, alzaron obeliscos cuyas sombras indicaban el mediodía, y el día más largo y el más corto del año. Posteriormente añadieron más marcas en la base del obelisco para dividir el día en más partes. Fue hacia el siglo VIII aC, cuando idearon el primer reloj de sol capaz de medir el paso de las horas. Este instrumento dividía el periodo del día con sol en 10 partes, a las que añadieron otras dos correspondientes al amanecer y al anochecer. Consistía en una varilla
que hacia de base y otra perpendicular y horizontal sobre uno de los extremos, que proyectaba su sombra sobre las marcas horarias de la base.

Fueron los griegos (250 años aC) con sus conocimientos de geometría los que construyeron los primeros relojes de sol con un plano donde se proyectaba la sombra de una varilla o estilete. Sobre este plano, que podría ser vertical, horizontal o inclinado, se trazaban las líneas que indicaban la hora y las que indicaban la estación. Es necesario esperar hasta el feudalismo para asistir a la difusión de los relojes de sol por el continente Europeo. Fue la orden religiosa de los benedictinos (529 dC) quienes estudiaron la construcción de relojes de sol. Los primeros relojes de sol grabados en las fachadas de piedra de las iglesias y catedrales empiezan a aparecer a comienzos del siglo VIII. En el año 1000 se construyeron relojes solares horizontales para los que se utilizaron ori cios en las bóvedas de las catedrales. 

Hasta aquí, la duración de las horas que marcaban los relojes de sol dependía de la época del año, en invierno eran más cortas que en verano, no fue hasta el siglo XIV cuando se construyeron relojes con horas "iguales". En esta nueva clase de relojes se utilizó un estilete orientado, paralelo al eje de rotaci on de la Tierra. En las paredes de los edi cios, realizados con la técnica del fresco, los relojes de sol ocupaban un lugar preferente y fue en el siglo XV cuando estos tuvieron su máximo esplendor.

Tipos de relojes de sol

Relojes de sol con gnomon fi jo

Este tipo de relojes son los más comunes y constan de un estilete en una posición ja y alineado con el eje de rotación de la Tierra, orientados según el norte y el sur verdaderos y haciendo un ángulo con la horizontal igual a la latitud geográfi ca. En un dado día, el Sol aparentemente rota uniformemente alrededor de este eje a un ritmo de aproximadamente 15º por hora, realizando una revolución completa en 24 horas. Si la sombra se proyecta sobre una super cie simétrica alrededor del eje, esta se mueve uniformemente y por ende las líneas horarias se encuentran igualmente espaciadas.

Entre este tipo de dise~nos, se encuentran los relojes de tipo:

• Ecuatoriales.
• Horizontales.
• Verticales.
• Declinante.

Relojes de sol con gnomon móvil

En este caso, la posición del gnomon relativo al centro de las líneas horarias pueden variar a lo largo del curso del año. La ventaja de este tipo de relojes es que el gnomon no necesita ser alineado con los polos celeste y hasta puede ser perfectamente vertical. Entre los relojes con gnomon móvil se destacan los analemáticos. Suele diseñarse en la mayoría de los casos en super cies horizontales y suele tener las horas marcadas en una escala de puntos ubicada en el perímetro de una elipse. Además, el gnomon vertical se desplaza a lo lago de una escala de meses ubicada en el eje menor de la elipse. El gnomon se ajusta a la fecha de observación, indicada en una escala. La intersección de la sombra del gnomon sobre la escala horaria de la elipse indicaría la hora solar. Es frecuente que este reloj se encuentre dibujado en un suelo, y el observador colocado en la escala de meses proporcione la sombra de medida con su propio cuerpo.

Construcción de un reloj de sol ecuatorial

Los relojes de sol de "cuadrante solar" están formados por un estilete, cuya sombra se proyecta sobre un plano o cuadrante en el que se encuentran dibujadas las líneas horarias que nos permiten determinar la hora. Por la orientación del cuadrante podemos distinguir distintos tipos de relojes de sol:

•  De cuadrante ecuatorial: si es paralelo a un plano que cortase a nuestro planeta por el ecuador.
• De cuadrante horizontal: si es horizontal.
• De cuadrante vertical orientado: es vertical y orientado hacia el Sur.
• Cuadrante vertical declinante: es vertical, pero no está orientado exactamente hacia el Sur. Es el reloj de sol típico de la fachada de una casa.

 Un reloj de sol de cuadrante ecuatorial se puede construir fácilmente con cartón o madera contrachapada. Está formado por dos piezas: una rectangular que será el cuadrante y otra triangular que hará de estilete y soporte. Cada una de ellas lleva una ranura, que nos permite encajarlas.

Comenzaremos su construcción recortando el cuadrante, que es un rectángulo el doble de largo que ancho. Sus dimensiones podrán ser las que deseemos, aunque lo recomendable es que su largo sea de 15 a 30 centímetros. A la mitad del largo deberá hacerse una ranura que llegue hasta la mitad del ancho, con la misma anchura que el grosor del material empleado para su construcción (la línea que aparece a trazos en las figuras).

Las líneas horarias deben dibujarse a intervalos de 15º en las dos caras del cuadrante: la cara de primavera-verano y la de otoño-invierno. Las trazadas en las figuras son válidas para un reloj que se vaya a utilizar en el hemisferio norte, para el hemisferio sur intercambiaremos la de primavera-verano por la de otoño-invierno.

 Para construir la segunda pieza, el estilete, debemos conocer la latitud del lugar donde se ubicará nuestro reloj. Se trata de un triángulo rectángulo dónde el ángulo  deberá ser igual a la latitud, para que el cuadrante quede paralelo al ecuador, y la longitud del segmento  igual a la del lado menor del cuadrante. En esta pieza también se deberá realizar una ranura (la línea que aparece a trazos en la figura) que permitirá ensamblarla con la primera.

 Una vez construidas y montadas las dos piezas, el reloj debe colocarse en un lugar horizontal y orientado correctamente. Si el reloj se va a usar en el hemisferio norte, la cara de primavera-verano debería mirar hacia el Norte (como se muestra en la gura), mientras que si se va a usar en el hemisferio sur lo haría hacia el Sur.
En primavera y verano el Sol incide sobre la cara superior (la de primavera- verano), donde se vería la sombra del estilete. En otoño e invierno la sombra del estilete se proyecta en la cara inferior (la de otoño-invierno), mientras que la superior permanece en sombra.

Créditos:  Relojes de Sol