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Relojes de Sol

 

El reloj de sol es un instrumento usado desde muy antiguo para medir el tiempo. Generalmente consta de un gnomon, que puede ser una varilla más o menos simple o un hilo cuya sombra solar se proyecta sobre una superficie que puede ser plana o curva denominada limbo, aunque también pude ser como en el caso de los relojes anulares la luz directa del Sol la que marca la hora según se encuentre este a una determinada altura.
Aunque cuando oímos hablar de relojes de sol, lo primero que se nos viene a la cabeza son los relojes de edificios, hórreos o grandes estructuras en parques o jardines, lo cierto es que el reloj solar transportable (el primer utensilio científico utilizado por el hombre), existe desde hace muchos siglos, hay constancia de ellos en la época egipcia. En la tumba del faraón Tuthmosis III del año 1500 AC se encontró un reloj solar que medía la altura a la que se encuentra el sol (reloj solar de altura). Se encontraron relojes solares de la época romana 100 años AC el denominado reloj de pastor, también reloj de altura. De la época postmedieval son los relojes en forma de anillo, primero en el siglo XI los más sencillos, los que solo podían ser utilizados en una sola latitud y posteriormente en el siglo XVII los equinocciales que permiten ajustes a distintas latitudes. A mediados del siglo XVI se incorpora la brújula a los relojes solares transportables que permite la orientación de estos.
 La ciencia encargada de elaborar teorías y reunir conocimiento sobre los relojes de sol se denomina gnomónica.
Para comprender y utilizar bien un reloj solar hay que tener en cuenta una serie de conceptos, en primer lugar recordar que la hora oficial y la solar no coinciden, en España hay una diferencia de una hora en invierno y dos en verano, así las 12 solares serán las 13 en horario de invierno y las 14 en el de verano.

 

Perpendicularidad de los rayos solares según fecha y latitud.

 

La tierra se desplaza alrededor del sol dibujando una órbita que queda contenida en un plano (a este plano se le llama eclíptico), a su vez, la tierra  gira alrededor de sí misma, y lo hace entorno a un eje que está inclinado 23,5 grados respecto del plano eclíptico, en ese recorrido la inclinación del eje de rotación se mantiene siempre en la misma dirección,  esto tiene como consecuencia, que según va girando alrededor del sol, los rayos procedentes del mismo caerán perpendiculares a la superficie de la tierra cada vez en un punto diferente, es decir varia en las distintas fechas del año dando lugar a las estaciones.

Como se puede ver en la imagen los rayos solares inciden más perpendicularmente sobre la Tierra en latitudes próximas al ecuador y forma ángulos más agudos con la superficie terrestre a medida que nos acercamos a los polos. Esto condicionará la pendiente del gnomon que será precisa en cada latitud.

 

Declinación magnética

El norte geográfico y el señalado por la brújula no coinciden y esto se denomina declinación magnética es decir, la declinación magnética en un punto dado de la Tierra es el ángulo comprendido entre el norte magnético local y el norte verdadero (o norte geográfico). Por acuerdo las desviaciones al Este se consideran positivas siendo las desviaciones al Oeste negativas.
La declinación magnetica varía no solo según el punto de la tierra en que nos encontremos, si no que también lo hace con el paso de los años. Existen mapas que indican estas declinaciones.

La ecuación del tiempo

La ecuación de tiempo es la diferencia entre el tiempo solar medio  (medido generalmente por un reloj) y el tiempo solar aparente (tiempo medido por un reloj de sol). Esta diferencia varía a lo largo del año y alcanza una mayor diferencia a principios de noviembre, cuando el tiempo solar medio está a más de 16 minutos por detrás del tiempo solar aparente (en concreto a 16 minutos 33 segundos cerca del 3 de noviembre), y a mediados de febrero, cuando el tiempo solar medio va más de 14 minutos por delante del aparente.
Son iguales el tiempo solar medio y el tiempo solar aparente en cuatro instantes del año: el 15 de abril14 de junio. 1 de septiembre y el 25 de diciembre (coinciden aproximadamente con los equinocios y solsticios). La ecuación del tiempo se representa gráficamente con un diagrama denominado analema, y tiene forma de un 8 algo asimétrico.
Se debe esto a la distinta velocidad del movimiento de traslación terrestre alrededor del Sol,  la Tierra disminuye la velocidad de traslación cuando se encuentra más alejada del Sol (porque la atracción del mismo es menor al encontrarse más lejos) y lo acelera al acercarse. Existen tablas para la correción de la hora solar.

Tabla de corrección de hora solar

Gráfica expresando la diferencia del tiempo solar medio y del tiempo solar aparente a lo largo del año.

Analema sobre Burgos. Foto de Jesus Pelaez