Consejería de Fomento, Juventud y Deportes DIRECCIÓN GENERAL DE OBRAS PÚBLICAS

DESCRIPCIÓN GENERAL DE LOS RELOJES DE SOL

DESCRIPCIÓN GENERAL DE LOS RELOJES DE SOL.

El reloj de sol es un instrumento usado desde muy antiguo para medir el tiempo, apoyándose para ello en el propio movimiento aparente del sol que es de 24 horas. Se le denomina también cuadrante solar.

Consta de un gnomon, que no es otra cosa que una varilla más o menos simple y cuya sombra solar se proyecta sobre una superficie que puede ser plana o curva denominada limbo. Este limbo se gradúa con las marcas horarias del día. Según el Sol se desplaza por el cielo diurno debido a la rotación de la Tierra, la sombra del gnomon señalará, con su desplazamiento por el limbo graduado, el tiempo horario. Pero además, el reloj del Sol puede facilitarnos información como la época del año (las estaciones, los solsticios, los equinoccios ),…

El limbo de un reloj de Sol está dividido en cuatro cuadrantes fijados por los ejes

Norte-Sur (determinado por el paso del Sol por el Meridiano del lugar ) y Este-Oeste (determinado por la línea de equinoccios de primavera y otoño). Las sombras del gnomon quedan limitadas al Norte y al Sur también por las sombras generadas en los solsticios de invierno y de verano. Pero estas curvas dependen evidentemente de la latitud geográfica del reloj, diferenciando si este se sitúa por encima del trópico de cáncer (el Sol siempre se situará al Sur), por debajo del trópico de capricornio (el Sol se situará al Norte del reloj) o entre los trópicos, (hallando el Sol tanto al Norte como al Sur del reloj dependiendo de la época) La ciencia encargada de elaborar teorías y reunir conocimiento sobre los relojes de sol se denomina Gnomónica. El reloj que se ha fabricado entraría dentro de los denominados relojes de sol ecuatoriales, que son todos aquellos que tiene el plano del reloj paralelo a ecuador. En este tipo de definición entraría el denominado RELOJ DE SOL CILÍNDRICO, que por definición es el Reloj en el cual el trazado de las horas se ha realizado sobre una superficie cilíndrica. Podemos clasificarlos según la posición del cilindro en: Cilíndrico paralelo al eje de la Tierra: En este caso las líneas horarias serán rectas paralelas y pueden estar inscritas en el interior del cilindro en cuyo caso el gnomon estará formado por el mismo eje del cilindro. O pueden las líneas horarias estar dibujadas en el exterior cuya hora estará indicada por la misma línea de sombra del propio cilindro. Cilíndrico vertical: Se trata de un cilindro vertical orientado, con el gnomon paralelo al eje de la tierra como en cualquier otro reloj vertical. En este caso las líneas horarias están formadas por elipses.

En este supuesto EL RELOJ FABRICADO es una variación del cilíndrico paralelo al eje de la Tierra, en el cual el Limbo es una faja esférica, no habiéndose hallado testimonio de otras existencias, lo cual nos lleva a pensar que cuanto menos se trataría de uno de los pocos ejemplares de esta tipología.

CURVAS ANALEMÁTICAS DE LECTURA

Si se observa la posición del sol en el cielo ( o su proyección a través de la sombra de un gnomon ) todos los días del año a la misma hora ( tiempo civil ), se puede apreciar que el “ASTRO REY“, se adelanta en algunas ocasiones y se atrasa en otras. Esto es debido a la diferencia de velocidad de traslación de la Tierra respecto al Sol, según la época del año, motivado por la variación de la distancia entre ambos cuerpos, en aplicación directa de los principios de Mecánica Celeste y de las leyes de Kepler, que definen los movimientos orbitales, así como por la inclinación del eje terráqueo respecto al plano orbital. Se identifica esta corrección en la denominada Ecuación del Tiempo. Además resultaría visible en esa observación referida, la diferencia de altura del Sol según la época del año ( declinación ). El trazado geométrico ( proyección del sol sobre la superficie esférica ) que recoge este movimiento se denomina analema (del griego ἀνάλημμα "pedestal de un reloj de sol") que es la curva que describe la posición del Sol en el cielo si todos los días del año se lo observa a la misma hora del día (tiempo civil) y desde el mismo lugar de observación. El analema forma una curva que suele ser, aproximadamente, una forma de ocho (8) o más técnicamente denominada lemniscata. Posee una característica común: ser siempre cerradas. El componente axial del analema en sentido Norte-Sur muestra la declinación del Sol, mientras que la componente transversal, en sentido Este-Oeste, ofrece información acerca de la Ecuación del Tiempo (que es la diferencia entre el Tiempo Solar Aparente y el Tiempo Solar Medio). A veces, se dibuja en los globos terráqueos

Como se ha comentado el Sol mediante el Gnomon va proyectando la sombra diáriamente y durante todo el año formando dicho ANALEMA, en el cual se puede reflejar también los meses del año. Este se repite a lo largo de toda la esfera, tantas veces como momentos del día se quieran marcar; en nuestro caso, los analemas se colocan marcando el tiempo cada 15 minutos.

croquis analema completo

La sombra proyectada por el Sol en la fecha del solsticio de invierno, se sitúa en la parte superior del analema, y durante los meses posteriores hasta el solsticio de verano, va descendiendo dicha sombra a lo largo del analema. Una vez que esta proyección llega a dicho solsticio, esta sombra empieza a ascender nuevamente hasta volver a llegar al solsticio de invierno, repitiéndose este movimiento anualmente.

A fin de lograr una lectura más cómoda en el reloj construido, el analema se ha dividido en dos partes correspondiendo cada una de ellas al recorrido solar entre los solsticios, en sentido invierno-verano y verano-invierno respectivamente. Esto provoca la construcción de dos limbos esféricos con marcaciones del Norte Convergentes, colocados a la misma altura.

croquis analema recorrido solsticio invierno-verano

croquis analema recorrido solsticio invierno-verano

DESCRIPCION HORARIA

Este reloj marca la Hora Solar Real Local. Se denomina Local porque la orientación del Norte se realiza conforme al meridiano del lugar en Melilla ( Plaza Primero de Mayo, Longitud 2º56´40” W ). De no realizar la corrección analemática, se podríamos cometer errores de hasta 16 minutos. Para obtener al Hora Oficial (la que usamos habitualmente y marcan nuestros relojes) hay que sumar a la Hora Solar Real Local, una hora en horario de invierno y dos en horario de verano, más aproximadamente 12 minutos que se corresponden con la diferencia de longitudes entre el meridiano de referencia (Greenwich o “ cero “) y el del lugar (2º 56´40” W datum WGS84), traducido en tiempo; sabiendo que 15º de longitud se corresponden con una hora.

TRABAJOS DE CAMPO

Este reloj lleva su eje orientado con el norte geográfico, obtenido mediante una observación astronómica-topográfica a la estrella polar. También es necesario para conseguir la correcta proyección de los rayos del sol, que el ecuador de la esfera se encuentre totalmente paralelo al Ecuador de la Tierra (latitud 35º17´26” N, datum WGS84), para ello es necesario colocar dicha esfera con la inclinación de la latitud de Melilla. Con estas condiciones, el eje del reloj es paralelo al eje de la Tierra.

Una vez instalado el conjunto reloj, es preciso realizar los ajustes pertinentes a fin de corregir los errores asociados a fabricación, colocación de limbo y gnomon, marcación del Norte, de la Latitud, Longitud, etc… La comprobación horaria debe hacerse en los puntos compartidos del analema (solsticios y equinoccios, cuatro puntos o momentos del año que se corresponden, tal como puede apreciarse en las figuras de este texto, con tres puntos singulares geométricos de la curva lemniscata (cruce del “ocho” los equinoccios y extremos superior e inferior los solsticios de invierno y verano respectivamente). Al estar dividido el conjunto en dos limbos esféricos (para una mayor comodidad en la lectura, tal como se explicó antes), asociados cada uno a una época diferente del año (uno al tramo solsticio de verano-solsticio de invierno y otro al tramo solsticio de invierno-solsticio de verano), para realizar una calibración simultánea sólo puede acudirse a los solsticios. MENCIONES En el trabajo de diseño y cálculo, ha sido fundamental contar desde la Dirección General de Obras Públicas, con la estrecha colaboración sin ánimo de lucro prestada por la Escuela Técnica Superior de Topografía, Geodesia y Cartografía, perteneciente a la Universidad Politécnica de Madrid, y desde su Departamento de Ingeniera Topografía y Cartografía y la Subdirección de Doctorado, investigación y Postgrado; obteniendo el cálculo y dibujo de los analemas para este reloj solar mediante el software desarrollado exproceso MATLAB-OCTAVE, proporcionando dicho cálculo a través de la latitud del lugar y el radio de la esfera a representar, así como un total asesoramiento científico-técnico para la elaboración del reloj.

Con todo nuestro más cordial agradecimiento a dicho Organismo y en especial a sus Colaboradores.

En Melilla, catorce de diciembre de dos mil catorce. Jesús Damián Rosado López Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos

Director General de Obras Públicas

José Manuel Fernández García Ingeniero Técnico en Topografía