Rellotges de sol (I)

1995/08/01 Peñalba, Esteban Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Astronomia

Els sistemes i unitats de mesura del temps utilitzats per l'ésser humà són conseqüència directa de fenòmens astronòmics. El moviment periòdic dels astres fa que el cosmos reguli la vida de la Terra i dels terrícoles. Per tant, l'adaptació dels cicles vitals de plantes i animals a aquests moviments no pot considerar-se com una conseqüència de l'atzar. Així, les dues principals unitats que utilitzem per a mesurar el temps, l'any i el dia, estan relacionades amb el moviment de la Terra al voltant del Sol i amb la rotació del planeta, encara que aquests períodes no són exactes.

L'any és la unitat de temps que la Terra necessita per a fer un volt completa al voltant del Sol. Prenent com a referència objectes fora del sistema, com les estrelles, es creen estacions que regulen el ritme de vida. No obstant això, a causa del moviment de precesión, la inclinació de l'eix terrestre va canviant, cada 26.000 anys, com si fos una baldufa, formant un cercle. En conseqüència, les estacions també varien i el model que utilitzem avui dia és un any tropical o legalment imposat, una mica inferior a l'any sideral que es mesura amb el moviment de les estrelles, 21 minuts i 27 segons menys.

El moviment de rotació de la Terra és de 23 hores i 56 minuts. Durant aquest temps, per part seva, la Terra gira al voltant de la seva òrbita i s'afegeix 4 minuts perquè la seva posició respecte al Sol sigui estable. Així es genera un moviment de 24 hores, és a dir, un dia. No obstant això, perquè la velocitat de translació no és sempre la mateixa i l'eix de la Terra està tort, aquests 4 minuts que s'afegeixen poden ser enganyosos. El dia del Sol, és a dir, la unitat de temps fins que el Sol torna a aquesta posició mirant al Sud, no té sempre la mateixa durada. Això fa que l'hora solar s'allunyi de l'hora mitjana que usem habitualment. El control d'aquesta diferència es pot realitzar mitjançant la denominada equació solar.

Origen dels rellotges de sol

Com s'ha esmentat anteriorment, la posició relativa del Sol i la Terra fixa la data i l'hora. Aquests paràmetres, per tant, poden ser determinats pel recorregut aparent que el Sol marca sobre l'horitzó. Prova d'aquest moviment són les ombres que creguin els objectes i per a això s'han utilitzat en cultures antigues. A Egipte, per exemple, s'utilitzava l'ombra que produïa un obès per a saber la data i fixar les hores.

VII. Des del segle XIX, en els monestirs també es va aprofitar el sol: en el mur sud del monestir es col·locava un pal perpendicular per a fixar les hores canòniques d'oració.

En qualsevol cas, l'ombra generada per un pal vertical i horitzontal no és el mètode més segur per a fixar les hores, ja que aquesta ombra varia en funció de la data. Així, la durada de les hores era diferent en cada estació de l'any.

Els primers passos per a solucionar aquest problema van ser els àrabs. En el segle XVIII es va col·locar el pal o gnòmon doblegat. L'angle d'inclinació del pal amb el pla horitzontal ha de ser igual a la latitud local i es calcularà quan el pla horitzontal estigui paral·lel a l'eix de la Terra (veure figura 1).

Diferents models basats en una mateixa filosofia

Encara que tots els rellotges de sol estan basats en la mateixa filosofia, poden ser de molts tipus. Gairebé tots els rellotges de sol tenen dues parts: el gnòmon o pal que determina l'hora amb la seva ombra i la quadrada o superfície que rep la projecció de l'ombra i dibuixa les línies horàries. Depenent de la ubicació del quadrant, es poden construir diferents models de rellotges: equatorials, quan la superfície és paral·lela a l'equador; horitzontals; verticals meridians o declinants, és a dir, situats o no cap al sud; laterals, orientats cap a l'est o cap a l'oest, que només donen hores de demà o de demà, o cap al nord, que donen les primeres i últimes hores del dia a la primavera i estiu. Els més usuals són els declinants de quadrant vertical que es col·loquen en un dels murs sud (veure figura 2).

Com ja s'ha esmentat anteriorment, el pla del quadrant pot estar en diferents posicions i les línies horàries que dibuixa cada model seran diferents. A més, l'ombra del gnòmon pot projectar-se dins d'una semiesfera o semicilíndric.

A més dels citats, existeixen rellotges basats en l'altura del Sol. Aquests són mòbils i han de corregir-se en funció de la data. Entre els rellotges d'aquest model, els més coneguts són els “anells”, els “rellotges de pastor” o el rellotge en forma de L utilitzat antigament a Egipte (veure figura 3).

Consell per a tenir en compte a qui mira

Independentment del model del rellotge de Sol, cal tenir molt en compte l'hora real en la qual es trobi. L'hora local real era la unitat de temps que s'utilitzava en cada municipi fins al segle passat. En alguns casos pot haver-hi grans diferències entre l'hora estàndard utilitzada actualment i l'hora real local. Aquesta diferència depèn de tres factors: la longitud geogràfica local –48 minuts entre Galícia i Catalunya–, la data i el canvi d'hora a l'estiu i a l'hivern.

Aquests tres factors es poden corregir substituint les línies horàries correctes originals per línies sinusoidals i els números, és a dir, modificant les hores. Aquestes correccions no es realitzen habitualment, per la qual cosa sol haver-hi una gran diferència entre les hores que proporcionen els diferents rellotges de sol.