Leer la hora en un reloj solar

Como es lógico, dependiendo de la complejidad del reloj, será más o menos fácil leer la hora. Los relojes solares no indican la misma hora que los relojes mecánicos. El movimiento aparente del sol, y por  tanto, de la sombra, no es regular en el tiempo, a diferencia de las manecillas de un reloj mecánico, que si lo es.

El tiempo que mide un reloj solar se llama Tiempo Verdadero, Tiempo Solar, Tiempo Solar Aparente o Tiempo Local Aparente (TLA) . Todas estas palabras son sinónimas. El tiempo solar es local, es decir, sólo sirve para nuestra situación geográfica.
 Si se hacen observaciones  durante los 365 días del año, se vería que los días de este tiempo solar no duran siempre lo mismo. Hay días que son casi de 24 horas , pero hay otros que son de 23 horas y un poquito más ( 23 h 59′ 40”) y otros son de 24 h y 25 ”. Por ello decimos que los días solares verdaderos se dividen en 24 horas verdaderas y nuestro reloj de sol nos marca la hora solar verdadera.

El reloj más sencillo es el que sólo lleva un cuadrante y  las líneas horarias . Cada línea recta va seguida de un número que marca la hora de esa línea horaria. El gnomón está fijado en el punto de origen de las líneas horarias.
El reloj siguiente es de  1841, y  tiene un  estilete polar, un gnomón en forma de flecha y está orientado al Sureste. También se marcan las líneas de las medias horas. Estilo polar significa que está orientado exactamente como el eje de rotación de la tierra, y su prolongación, si fuera visible, veríamos que está dirigido hacia la Estrella Polar

En este tipo de relojes la hora viene dada por la sombra que marca el estilo en la línea horaria. La longitud de la sombra no es  importante al hacer la lectura en este tipo de cuadrante .

En la foto, la sombra se encuentra entre las 11 y las 12 horas, por lo que será aproximadamente las 11h 40 minutos, hora solar.

El siguiente reloj además de las líneas horarias , tiene pintadas una serie de curvas hiperbólicas. El estilo también es polar, pero lleva una bolita llamada nodo gnomónico. Para leer la hora se procede de la misma forma que antes. La sombra proyectada pasa por la línea horaria casi de las 4. Es decir, las 3h 50 minutos, aproximadamente. Las curvas hiperbólicas son las llamadas curvas diurnas, y hacen referencia a la estación del año y en este caso también llevan el signo zodiacal, (curvas zodiacales). Según esta foto, la sombra de la bolita se encuentra entre la 5ª y 6ª curva, empezando por arriba. Como la curva más baja indica el inicio del verano (20-21 de junio), la más alta el comienzo del invierno (21 diciembre) y la de en medio, que es una línea recta, hace referencia a los equinoccios (21 marzo-22 septiembre), podemos decir que la foto hace referencia aproximadamente a un día entre los meses de abril y mayo.

Pero hay otros relojes que tienen el gnomón perpendicular al plano del cuadrante. Se llama ortoestilo y no es polar. En esta foto se ve que la sombra no está alineada con ninguna línea horaria. Para ver la hora no se fija uno en la sombra entera del estilo, sino sólo en la sombra de la punta del estilo, que marcaría las 8,30h (Hora solar verdadera) aproximadamente.

El reloj de abajo es un cuadrante de horas itálicas, que se encuentra en Varesse. Al ser horas itálicas, las horas se cuentan a partir del ocaso: la hora 24 es la del ocaso. El estilo, que también es perpendicular a la pared, está marcando las 19 horas itálicas (hora solar). Como 24h – 19h = 5h , quiere decir que faltan 5 horas para la puesta de sol.

Si el cuadrante fuese de horas babilónicas, la posición de la sombra del  extremo del gnomón, me indicaría las horas  que hace que salió el sol.

Si queremos que el reloj solar, que marca el tiempo solar verdadero, nos de la hora que marcan nuestros relojes, hay que hacer unas correcciones.

Correcciones

Estas correcciones son:

Hora Oficial = Hora Solar Verdadera + Corrección gubernamental  + Corrección por longitud + Ecuación de tiempo

Corrección gubernamental. Debida al hecho de que por razones de ahorro de energía tenemos el reloj adelantado una hora en invierno( desde la última semana de octubre a la última de marzo) y dos horas en verano. Esto quiere decir que hay que sumar 1 o 2 horas a la hora solar verdadera. 

Corrección por longitud . Esta corrección es debida  a la diferencia de longitud entre el meridiano de Greenwich y el meridiano de nuestra localidad. Hay que tener en cuenta que los relojes de pulsera no dan una hora local, sino que dan la hora del meridiano de Greenwich. Esta corrección hay que sumarla a la hora leída en el reloj de sol si estamos al oeste de Greenwich, y restarla si estamos al este. Es decir, si la longitud de Chiclana es de 6º 9′ oeste (24′ 36”), significa que cuando el sol medio está justo sobre el meridiano de Greenwich, le faltan  24 minutos y 36 segundos para llegar al meridiano de Chiclana.
El huso horario de referencia es el que pasa por el Antiguo Observatorio Real de Greenwich, y que se le llama meridiano 0º. Si estamos a la izquierda de él la longitud es oeste y va desde 0º hasta 180º. Si  estamos a su derecha medimos la longitud este. El Sol en su movimiento aparente recorre de este a oeste toda la esfera celeste , que son 360º. Esto quiere decir que en una hora recorrerá 15º.

Como tenemos que sumar tres correcciones, todos los datos se ponen en la misma unidad, que suelen ser en horas y minutos. Si la longitud viene expresada en grados y minutos, hay que hacer el cambio de unidades, siendo 1 grado equivalente a 4 minutos. Para Chiclana, cuya longitud es 6º 9′ sería:  
a) Pasando los minutos a grados:       9/60 = 0,15º
b) Sumando:                                   6º + 0,15º = 6,15º
c) Pasando los grados de longitud a minutos de tiempo:

1º ——  4′                                                                  
6,15º —- x

                                                x =  24,6 minutos
Como Chiclana está al oeste de Greenwich, habría que sumarle ese valor al marcado por el reloj. Este valor es el mismo para todos los días.

Hay relojes que ya llevan incluido en el diseño alguna de estas correcciones. A la hora de hacer la lectura no habría que incluir la corrección  ya incluida.

3ª Ecuación de tiempo. La tercera corrección es la llamada Ecuación del tiempo. Esta ecuación aparece por dos factores: Uno de ellos es que la Tierra cuando gira alrededor del Sol lo hace en una órbita elíptica y no circular, y la otra causa es que el plano del Ecuador de la Tierra está inclinado con respecto al plano de su órbita alrededor del Sol.
La suma de estos dos efectos nos da la ecuación del tiempo.

 

El máximo valor positivo que puede tomar es de 16 minutos y el mayor valor negativo es de 14 minutos, según deducimos del gráfico de arriba. La ecuación del tiempo es ladiferencia entre el Tiempo Solar Verdadero y el Tiempo Solar Medio. Valor variable a lo largo del año.

También hay una fórmula trigonométrica para hallar los valores de la Ecuación del tiempo, que es:

E = 9,87 . sen 2B – 7,53 . cosB – 1,5 . senB

B = 360. (N-81)/365   donde N = día del año contados estos desde 0 hasta 365.

Por ejemplo:
Para el 1 de marzo sería: 31 días ener +28 días feb + 1 días marz = 60
N = 60

Caso práctico:

Supongamos que el reloj de la foto se encuentra en Chiclana, (que no lo está), y que la foto se tomó en verano, el 29 de julio del 2003, (que no lo sé).

La hora solar que indica es las 13 horas aproximadamente.
Para corregir esa lectura  tenemos que:
 

1º  Sumarle dos horas porque la foto se tomó en verano. Es decir, estamos en verano.
2ª La diferencia de longitud entre Chiclana y Greenwich es de 24,6 minutos. Este valor también hay que sumarlo, ya que estamos al oeste de Greenwich.
3º En la gráfica de la ecuación del tiempo para el 2003 vemos que para el 29 de julio aproximadamente hay que sumarle 6 minutos.

En total tenemos: 13h + 2h + 6mi + 24,6 mi = 15h  30,6min
Es decir, nuestro reloj marcaría las tres y media aproximadamente.

Observar que la línea de las 12h está en la vertical. Este reloj no lleva corrección de longitud en su construcción . Para corregir las líneas horarias en función de la longitud, hay que desplazarlas un cierto ángulo que corresponde al nº de minutos que separan la longitud del lugar con la del centro del huso horario de referencia, que es el de Greenwich (valor que corresponde a la corrección de longitud). La meridiana está desplazada hacia la derecha o izquierda según que la localidad esté al este o al oeste del meridiano central. Es decir, que para saber si un reloj lleva o no lleva hecha la corrección por longitud basta mirar la línea de las 12 horas, y si esta no es vertical sino que está inclinada, es que tiene hecha la corrección de longitud. Ésta se hace para que nuestro reloj lea la misma hora que otro situado en el meridiano de Greenwich.

 

Si representamos esta ecuación del tiempo  a lo largo del año, obtenemos una curva similar a un 8 denominada “lemniscata”.

 

Si queremos que el reloj solar no señale el tiempo verdadero, sino el tiempo medio, una posibilidad que tenemos es la de sustituir las líneas horarias rectas por curvas en forma de ocho.

 

2 comentarios

2 pensamientos en “Leer la hora en un reloj solar

  1. Lesme Inaudis Cisneros Veranes

    Gracias,por esta públicasion tan interesante

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