Reloj de sol para niños
El reloj de sol o reloj solar es un instrumento muy antiguo que se usa para saber la hora. Funciona proyectando la sombra de una varilla sobre una superficie que tiene marcas de tiempo. Dependiendo de cómo estén colocados la varilla (llamada gnomon) y las marcas, se pueden medir diferentes tipos de tiempo. El más común es el tiempo solar aparente, que es el que nos muestra la posición real del Sol en el cielo.
Contenido
¿Cómo se usaban los relojes de sol en la antigüedad?
Los primeros registros históricos
Los antiguos egipcios tenían grandes conocimientos de astronomía. Por ejemplo, hace unos 4500 años, orientaron la pirámide de Keops usando las estrellas. Mil años después, alrededor del año 1500 a. C., durante el tiempo del faraón Tutmosis III, crearon un instrumento llamado sechat. Era un pequeño reloj de sol portátil que medía el tiempo por la longitud de las sombras. Tenía dos piezas de piedra, una con las horas marcadas y otra que servía de "aguja".
En Mesopotamia, hace unos 4400 años, los escribas sumerios ya usaban un calendario. Dividieron el año en 12 meses y el día en 12 partes, cada una de ellas de dos horas nuestras. También usaban construcciones escalonadas llamadas zigurats para ver la hora, contando los escalones que estaban en sombra. La primera vez que se menciona un reloj de sol en un texto es el famoso Cuadrante de Ajaz, hace unos 2700 años.
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Relojes de sol en Grecia y Roma
Los antiguos griegos y romanos también usaban relojes de sol. El historiador griego Heródoto de Halicarnaso (hace unos 2500 años) mencionó que los griegos aprendieron de los babilonios a dividir el día en doce partes.
En esa época, las horas eran "desiguales". Esto significa que una hora era la doceava parte del tiempo que el Sol estaba visible en el cielo. Como el tiempo que el Sol está visible cambia a lo largo del año, las horas también variaban. Los romanos adoptaron este sistema de los griegos.
Plinio el Viejo (hace unos 2000 años) contó en su libro Historia Natural que el emperador Augusto mandó construir un gran reloj de sol en el Campo de Marte en Roma. Usó un obelisco egipcio como gnomon (la varilla que proyecta la sombra). Este reloj, llamado Reloj Solar de Augusto, era muy preciso, pero con el tiempo dejó de funcionar bien, quizás por movimientos de la tierra o cambios en el río Tíber.
A finales del siglo I a. C., el ingeniero militar Marco Vitruvio Polión escribió un importante tratado sobre arquitectura, De Architectura. En él, describió un método geométrico para diseñar relojes de sol llamado analema.
La Edad Media y los relojes de sol
Durante los primeros siglos de la Edad Media, el estudio de los relojes de sol no avanzó mucho en Europa. Había pocos escritos nuevos sobre el tema.
Sin embargo, en el siglo IV, Rutilio Tauro Emiliano Paladio escribió una obra sobre agricultura donde incluía tablas llamadas horologium. Estas tablas indicaban la longitud de las sombras en pies para cada hora del día, mostrando cómo la gente usaba su propio cuerpo como un reloj de sol, algo que hoy llamamos reloj de pie.
En el siglo VII, la orden benedictina se hizo muy importante. San Benito estableció unas "horas canónicas" para el rezo diario de los monjes. Esto llevó a la creación de relojes de misa o relojes de horas canónicas, que se colocaban en las fachadas de iglesias y monasterios para indicar las horas de rezo. También se hicieron relojes personales para este fin, como el reloj anular.
En este periodo, algunos estudiosos como Cayo Julio Solino y Antemio mantuvieron vivo el conocimiento sobre los relojes de sol. Gracias a ellos, se empezó a entender que dos cosas eran muy importantes para diseñar un reloj de sol:
- La latitud geográfica: Es la posición del lugar en la Tierra donde se instalará el reloj. Esto demostraba que la gente ya sabía que la Tierra no era plana.
- La oblicuidad de la eclíptica: Es el ángulo de inclinación del eje de la Tierra respecto a su órbita alrededor del Sol. Se pensaba que era constante, pero en realidad cambia muy lentamente.
El auge de los relojes de sol árabes
En el siglo IX, la astronomía árabe tuvo un gran desarrollo. Mientras Europa estaba en un periodo de menos avances científicos, los árabes, con califas como Al-Mamún y sabios como Al-Biruni, recopilaron y avanzaron en el conocimiento antiguo.
Los relojes de sol árabes de esta época eran en su mayoría planos, hechos de mármol o cobre. Tenían una característica especial: indicaban la dirección de la Kaaba en La Meca (llamada Al Qibla), hacia donde los musulmanes deben rezar.
En el año 1000, en España, se usó por primera vez un instrumento llamado Quadrans vetus cum cursorem, que fue un precursor de los instrumentos de navegación que usaría Cristóbal Colón.
Hermann von Reichenau (1013-1054), un matemático alemán, escribió el primer tratado sobre el astrolabio en Europa, usando términos árabes. También dio indicaciones para construir el reloj de pastor.
A principios del siglo XIV, aparecieron los primeros relojes mecánicos. En 1386 se instaló uno en la Catedral de Salisbury y en 1400, en Sevilla, se colocó el primer reloj mecánico con campanas.
En España, el rey Alfonso X "el Sabio" (1224-1284) reunió en Toledo a muchos astrónomos de diferentes culturas. Gracias a ellos, se tradujeron muchas obras árabes al latín, lo que ayudó a que el conocimiento sobre los relojes de sol volviera a florecer en Europa.
El Renacimiento y los relojes de sol
Durante el Renacimiento, se crearon relojes de sol que eran verdaderas obras de arte, como el Reloj solar de Schniep.
En las colonias europeas de América también se construyeron muchos relojes de sol. En lugares cercanos al ecuador terrestre, como la zona Intertropical, se necesitaban relojes con dos caras para poder leer la hora durante todo el año, ya que el Sol pasa por encima de la cabeza dos veces al año.
¿Qué tipos de relojes de sol existen?
Hay muchos tipos de relojes de sol, cada uno con un diseño particular.
Reloj ecuatorial
En este tipo de reloj, el gnomon (la varilla que da la sombra) está inclinado de forma especial:
- Es paralelo al eje de rotación de la Tierra.
- Está en el mismo plano que el meridiano del lugar (la línea imaginaria que va de norte a sur y pasa por el lugar).
- Forma un ángulo con el suelo igual a la latitud del lugar.
La superficie donde se proyecta la sombra es plana y perpendicular al gnomon, por lo que es paralela al ecuador. Las líneas de las horas están espaciadas de manera uniforme. Durante la primavera y el verano, la sombra se proyecta en la cara superior del reloj, y durante el otoño y el invierno, en la cara inferior. Por eso, estos relojes suelen tener marcas en ambas caras.
Reloj horizontal
El reloj de sol horizontal se obtiene proyectando las líneas de un reloj ecuatorial sobre una superficie plana y horizontal. El gnomon sigue siendo paralelo al eje de la Tierra y forma un ángulo con el suelo igual a la latitud del lugar. Las líneas de las horas en este tipo de reloj no están espaciadas de manera uniforme.
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Reloj analemático
Este reloj de sol tiene una forma elíptica en el suelo y un gnomon que se mueve. Lo curioso es que el propio observador actúa como gnomon. La persona se coloca en un punto específico de la elipse, que depende de la fecha, y su sombra indica la hora. Hay un reloj de este tipo en el Puerto de Cotos (Madrid, España) y otro en Alfambra (Teruel). A menudo, estos relojes tienen los signos del Zodíaco para indicar la posición donde debe pararse el observador según el mes.
Reloj vertical
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Los relojes de sol verticales se colocan en paredes. Las líneas de las horas se calculan proyectando las de un reloj ecuatorial sobre una superficie vertical. El gnomon sigue siendo paralelo al eje de la Tierra, pero forma un ángulo diferente con la pared.
- Reloj orientado: Es un reloj vertical cuya pared está perfectamente orientada de este a oeste. Esto permite que reciba la máxima luz solar y que las marcas de las horas sean simétricas.
- Reloj declinante: Es un reloj vertical cuya pared no está perfectamente orientada de este a oeste. En este caso, las marcas de las horas no son simétricas.
Relojes portátiles
Desde la antigüedad, se han desarrollado relojes de sol que se podían llevar de un lugar a otro.
Relojes romanos portátiles
Entre los siglos I y VII, los romanos crearon muchos relojes de sol portátiles. Algunos eran tan versátiles que podían ajustarse para diferentes latitudes.
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Reloj de sol portátil llamado «jamón de pórticos».
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Reloj de sol portátil de disco.
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Reloj de sol portátil cilíndrico.
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Reloj de sol portátil de anillo.
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Reloj de sol portátil con calendario.
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Se clasifican en varias categorías, como el "jamón de pórticos" (con forma de jamón), el de disco, el cilíndrico, el de caja, el de anillo y el pros pan clima (que podía ajustarse a cualquier latitud).
Relojes portátiles posteriores
Díptico
Un tipo muy común es el díptico, que consiste en dos pequeñas tablas de madera o marfil unidas por una bisagra. Se pueden cerrar para transportarlas fácilmente. El gnomon es un hilo de lino o seda que se tensa entre las dos tablas cuando el reloj está abierto. Una de las tablas es horizontal y la otra vertical. A menudo, tienen una pequeña brújula para orientar el reloj hacia el sur. Algunos modelos permiten ajustar la inclinación del hilo según la latitud para que sea más preciso.
Estos relojes también podían usarse para determinar la latitud, de forma similar a un astrolabio o un sextante.
De elevación
El astrolabio también podía funcionar como reloj de sol. Un modelo sencillo era un anillo con un agujero. Al sostenerlo verticalmente, el agujero proyectaba un punto de luz en el interior, donde una escala indicaba la hora. Este tipo de reloj estaba diseñado para una latitud específica y el usuario debía saber si era por la mañana o por la tarde.
Hoy en día, algunas fuerzas especiales del ejército de los Estados Unidos tienen un reloj de sol sencillo de este tipo integrado en el cuchillo que les dan, útil si el reloj mecánico falla.
Telescópico
En 1686, William Molyneux inventó un "reloj de sol telescópico" que usaba un telescopio para determinar el mediodía exacto. Esto mejoró la precisión en la navegación, la astronomía y la geografía.
De pastor
El reloj de sol cilíndrico portátil, conocido como de pastor, era usado por los pastores en los Pirineos y los Alpes. Mide la inclinación del sol, que cambia según la latitud y la hora del día y del año. Por eso, cada reloj se construye para una latitud específica.
Para usarlo, se gira la tapa del reloj hasta que la posición de la varilla (estilo) coincida con la fecha del día. Luego, se orienta el cilindro hacia el sol hasta que la sombra de la varilla sea vertical. La longitud de esta sombra indica la hora en las marcas del cilindro.
Reloj plano
Un reloj de sol plano es aquel que usa una superficie plana para proyectar la sombra, ya sea vertical u horizontal. Se diferencia de los relojes esféricos.
Reloj esférico
| Reloj solar con arco ecuatorial en Hasselt (Flandes, Bélgica). Los rayos de sol pasan por una ranura estrecha, formando una lámina de luz que se mueve uniformemente y cae sobre un arco circular. Las líneas de las horas están espaciadas de manera uniforme. En esta imagen, la hora solar local es aproximadamente las 15:00 horas. El 10 de septiembre, una pequeña bola soldada a la ranura proyecta una sombra en el centro de la banda horaria. |  |
La superficie que recibe la sombra en un reloj de sol no tiene por qué ser plana; puede tener cualquier forma. Si el gnomon está alineado con el eje de rotación de la Tierra, una forma esférica es muy útil, porque las líneas de las horas quedan espaciadas de manera uniforme. Este es el principio de la esfera armilar y del reloj de sol de arco ecuatorial.
En el "reloj de sol de arco ecuatorial", el gnomon es una barra o alambre estirado paralelo al eje de la Tierra. La cara del reloj es un semicírculo con marcas en su interior. Antes de la Primera Guerra Mundial, se usaban grandes relojes de este tipo, hechos de invar (una aleación metálica), para mantener los trenes a tiempo en Francia.
Entre los relojes de sol más precisos que se han construido, se encuentran dos arcos ecuatoriales de mármol en Jantar Mantar, India. Esta colección de relojes de sol e instrumentos astronómicos fue construida por el maharajá Jai Singh II entre 1727 y 1733. El arco ecuatorial más grande, llamado "Samrat Yantra", mide 27 metros de altura y su sombra se mueve visiblemente 1 milímetro por segundo.
Reloj negativo
A diferencia de los relojes de sol comunes, donde el gnomon proyecta una sombra, un reloj de sol negativo proyecta rayos de luz a través de una abertura.
En la imagen de la derecha, puedes ver los rayos de luz que pasan a través de cuatro cúpulas y se proyectan sobre una pared orientada al sur.
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Véase también
En inglés: Sundial Facts for Kids
