Cómo Funciona un Reloj de Sol.

Intenta imaginar un mundo sin Internet. Eso es al menos un poco incómodo. Ahora, elimina dispositivos móviles de cualquier tipo de la ecuación, junto con cámaras digitales y tecnología GPS. Cuando vas más allá y expulsas los relojes de pulsera y los relojes de pared de la mezcla, las cosas empeoran. Es difícil creer hoy que, hasta principios de 1800, el reloj de sol había sido la forma principal de la humanidad de mantener el tiempo durante miles de años. Por eso hemos querido traer a colación el tema de cómo funciona un reloj de sol.

En algún momento de la evolución cognitiva humana, nuestros antepasados desarrollaron la capacidad de asociar fenómenos astronómicos de rutina, o al menos regulares, con el paso de cantidades fijas de "tiempo".

Ejemplos son la salida y la puesta del sol, las estrellas y la luna cada día, las fases de la luna y la forma en que el cielo realiza un ciclo predecible cada vez que la Tierra completa otro giro alrededor de su eje de rotación.

Cómo funciona un reloj de sol
Cómo funciona un reloj de sol
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    Historia del reloj de sol.

    Seguramente habrás notado que cuando el sol está cerca del horizonte (temprano en la mañana o al final de la tarde), las sombras son más largas que cuando el sol está más directamente sobre ti. Sin embargo, el sol cruza el cielo a la misma velocidad todo el tiempo, incluso si las sombras cambian de tamaño y forma a diferentes velocidades.

    Este capricho de la geometría inspiró los primeros relojes de sol, ya que sus inventores se dieron cuenta de que el "tiempo" podía dividirse de manera confiable no solo en días sino en partes de un día. La facilidad mejorada de programar actividades de la vida bajo tal sistema es obvia.

    Si bien no sabemos quién construyó exactamente el primero, sí sabemos que los más antiguos conocidos se encontraron en los antiguos reinos de Egipto y Babilonia, y el más antiguo tenía más de 3.500 años.

    Se pensaba que antes de estos llamados "relojes de sombra", los obeliscos (o grandes bloques verticales de piedra) también se usaban para decir la hora. Aunque la mayoría de los obeliscos antiguos parecen tener poco más uso como monumentos conmemorativos. Se cree que también se desarrollaron relojes de sol hace mucho tiempo, pero no hay muchos registros o hallazgos significativos.

    Sin más evidencia, debemos suponer que estos son los primeros ejemplos de indicación del tiempo mediante el uso de las sombras y el sol, pero es posible que hayamos utilizado herramientas similares en el pasado para indicar la hora del día, y que estas herramientas simplemente desaparecieron a lo largo de los siglos.

    Los romanos y sus relojes.

    Después, los egipcios, los griegos y los romanos trabajaron aún más en el reloj de sol, con los romanos desarrollando una gama completa de nuevos diseños, que van desde aquellos con superficies hemisféricas cóncavas (curvas hacia adentro), superficies cónicas cóncavas, aquellas construidas para juzgar el tiempo con luz en lugar de las sombras, usando un pequeño agujero en lugar de un gnomon, y los de doble hoja.

    Incluso construyeron un enorme reloj de sol, el Solarium Augusti, en honor a uno de sus emperadores, Augusto, en el 10 a. C.

    Los diseños griegos también llegaron al mundo árabe, y vivieron más allá de los romanos hasta los días del Renacimiento, siendo populares hasta el siglo XVI, momento en el que los relojes de bolsillo con resorte, y más tarde, los relojes de péndulo, eventualmente condujeron a la invención de los relojes eléctricos modernos.

    Partes y operación de un reloj de sol.

    El gnomon ya ha sido mencionado. Debe tener dos características: debe apuntar hacia el polo celeste y debe estar inclinado en un ángulo hacia el horizonte exactamente igual a la latitud del observador. A menudo se hace en forma de aleta.

    La placa de marcado es la superficie sobre la cual se proyecta la sombra del sol. Puede ser cilíndrico o plano, y marcado en cualquier división que elija su fabricante, siempre que se alineen con el tiempo exacto.

    Las líneas horarias se encuentran por razones evidentes en prácticamente todos los relojes de sol y marcan puntos exactos (aunque seleccionados arbitrariamente, en cierto sentido) en el tiempo.

    El nodus es una muesca en el gnomon que permite la determinación de una posición exacta y nítida a lo largo de la línea de la sombra, que de otro modo podría ser borrosa.

    Cómo Funciona un Reloj de Sol.

    En una etapa dada de la evolución humana o pre-humana, la creación de herramientas elaboradas permitió a nuestros antepasados acelerar su separación efectiva de otros simios. Los cerebros homínidos se volvieron mas sofisticados. Lo suficiente como para apreciar la relación temporal entre las realidades físicas en su entorno y las realidades biológicas de las que debían ser conscientes.

    ¿Qué es un reloj de sol? Formalmente, es un cronómetro que utiliza la sombra producida por la luz solar que cae sobre una barra vertical para mostrar la hora local. Por razones que verás en breve, la barra, llamada gnomon, debe colocarse paralela al eje de rotación de la Tierra y apuntar hacia una posición en el cielo que corresponda al norte debido, o al polo norte celeste.

    Por lo tanto, en cualquier latitud geográfica, la barra debe inclinarse en ángulo con respecto al horizonte que sea idéntico a la magnitud de esa latitud.

    Nota: Las instrucciones en este artículo están dirigidas a los lectores del hemisferio norte. Otros deberían invertir las direcciones norte-sur a medida que surjan situaciones que lo requieran.

    Aprendiendo sobre los relojes de sol.

    Tener un manejo adecuado de los datos básicos del reloj de sol requiere memorizar los nombres de algunas partes esenciales. Y el aprecio no solo por la increíble artesanía de un reloj de sol de alta calidad, sino también la ciencia que hay detrás. Esta ha permitido a esta clase de dispositivos realizar su trabajo único e interminable durante miles de años de historia humana.

    Al leer este artículo, estarás expuesto a todo tipo de términos nuevos e interesantes, e incluso estarás listo para construir tu propio reloj de sol. Ya sea humilde o elaborado, para cuando termines. Pero lo más importante para que trates de enfocar tu pensamiento aquí es en las relaciones entre la eclíptica, el ecuador celeste y los polos celestes.

    Verás, cuando aprendes sobre los relojes de sol, realmente no estás aprendiendo cómo hacer una herramienta pintoresca, aunque fascinante, que ya no se necesita gracias a los saltos colosales y continuos en la tecnología humana. Te estás inclinando mucho por el marco mismo de la astronomía, cómo se ubican y etiquetan los objetos, y cómo los ciclos celestiales que ves y das por sentado se integraron incluso en los primeros relojes de sol del 1500 a. C. más o menos.

    El ecuador celestial.

    Los creadores originales del reloj de sol reconocieron la relación entre la geometría simple y el comportamiento aparente, de los objetos en el cielo. La distinción es importante, porque para los propósitos de un reloj de sol, la Tierra se trata como fija, con otras cosas "en ascenso" y "puesta" y "cruzando el cielo". Descripciones que solo tienen sentido desde el punto de referencia de un observador de la Tierra. Y que dan cuenta de por qué los antiguos tenían un pensamiento comprensible de que todo en el cosmos giraba alrededor de la Tierra, literalmente.

    La forma más fácil de imaginar el sistema utilizado para mapear objetos en el cielo es tomar el que se usa aquí en la Tierra (latitud y longitud) e imaginar las líneas imaginarias que se proyectan en una esfera imaginaria (en realidad un hemisferio, ya que solo puedes ver la mitad de eso) en el cielo. Un plano dibujado a través del centro de la Tierra a través de su ecuador se cruza con esta esfera celeste en un círculo, que se presenta como una línea llamada ecuador celeste.

    La eclíptica.

    Mientras tanto, otra línea circular en el cielo se forma por la extensión del plano de la revolución de la Tierra alrededor del sol. Esta línea imaginaria se llama eclíptica y representa la trayectoria aparente del sol de 360 grados a través de cada año con respecto a las estrellas de fondo distantes.

    Estas estrellas parecen inmóviles en comparación con el sol y los planetas. Porque una forma de medir el movimiento de este último es tratando al primero como un marco de referencia "fijo".

    Durante un viaje en automóvil, cosas lejanas como nubes y montañas distantes parecen moverse contigo. Incluso cuando colocas rápidamente una distancia horizontal entre tú y los objetos que están mucho más cerca de la carretera. Esto es cierto a pesar de que esas montañas, como las estrellas distantes, de hecho, están cambiando con respecto a su propia posición. Solo lo están haciendo mucho, mucho más lentamente.

    Debido a que el eje de rotación de la Tierra está inclinado 23,4° desde su plano de revolución alrededor del sol, la eclíptica y el ecuador celeste están desplazados (inclinados) en esta cantidad. Pero se encuentran en dos puntos, que se cruzan del mismo tamaño. El sol sigue el ecuador celeste en estos dos días en todas partes de la Tierra. En el equinoccio vernal (transición de invierno a primavera en el hemisferio norte) y transición de verano a otoño (equinoccio de otoño).

    Otros términos astronómicos estándar.

    En la Tierra, las líneas de latitud son paralelas entre sí desde el ecuador hasta ambos polos. Las líneas en el cielo que corresponden a las líneas de latitud se llaman líneas de declinación y establecen la ubicación dimensional norte-sur.

    Las líneas de longitud, por otro lado, también se llaman meridianos en la Tierra. Se puede imaginar que irradian hacia afuera desde los dos puntos formados por los polos celestes. Se encuentran nuevamente en el polo opuesto, aunque ningún observador de la Tierra puede ver ambos polos a la vez.

    La línea que pasa directamente desde el norte en el horizonte a través del cenit y hacia el sur en el horizonte opuesto se conoce como "el" meridiano en la jerga celestial.

    Debido a que el meridiano separa la esfera celeste en mitades orientales y occidentales, desempeña un papel fundamental en el diseño y posicionamiento del reloj de sol. Al identificar la posición este-oeste en el cielo de un objeto celeste, esta parte de la coordenada se conoce como ascensión recta.

    Tipos de relojes de sol.

    Los relojes de sol se pueden dividir en dos tipos básicos, diales de altitud y diales direccionales. Un dial de altitud permite determinar el tiempo usando la distancia del sol sobre el horizonte. En todos los casos, estos deben estar orientados a una dirección de la brújula, mientras que en otros el sol mismo es un punto de referencia.

    Los tipos seleccionados incluyen diales planos, diales cilíndricos, diales scaphe y diales en anillo.

    Un dial direccional se basa en el acimut (dirección de la brújula) y en el ángulo del sol a medida que se acerca al meridiano al mediodía. Los subtipos incluyen diales horizontales, polares verticales, azimutal y equinoccial.

    En todos los casos, puedes imaginarte el sol saliendo y proyectando una amplia sombra desde un lado. Esta se estrecha gradualmente hasta convertirse en una línea a medida que se acerca el mediodía.  Y luego repite la "película" al revés en el otro lado de la placa de marcado hasta que se produce el atardecer.

    Para Cerrar.

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    Como habrás visto, apartando la cantidad de palabras nuevas y extrañas, el funcionamiento de un reloj de sol es realmente simple. Inclusive, puedes probar hacer uno propio con tus manos y verificar que tan exacto es. El reloj de sol es parte de nuestra inventiva, de nuestra historia y nuestra evolución.

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