Qué es y cómo funciona un reloj de sol

Todos los científicos e historiadores están de acuerdo en afirmar que el reloj de sol es el primar instrumento científico de la historia. Con él se pudo dividir el día en horas, calcular distancias entre puntos, los solsticios y equinoccios, las estaciones del año. Y, hasta un cálculo muy aproximado de diámetro de la Tierra. En CurioSfera-Ciencia.com, te explicamos qué es y cómo funciona el reloj de sol y su historia.

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Funcionamiento del reloj de sol

El funcionamiento de un reloj de sol es muy sencillo: la sombra de un objeto vertical llamada gnomon (una estaca, por ejemplo) se proyecta sobre un plano. Observando la variación de longitud de la sombra proyectada en este plano, se puede determinar la mitad del día, que corresponde a la sombra diurna más corta. Puedes verlo claramente en el siguiente vídeo:

Por otra parte, si se mide, a lo largo del año, la longitud de la sombra cuando el Sol está en el meridiano, se obtiene la fecha de los solsticios: el solsticio de verano con la sombra más corta, el solsticio de invierno con la más larga.

Cómo puedes imaginar, esto fue de gran ayuda para la medición en las sociedades agrícolas que necesitan conocer las fechas de la cosecha, la siembra, la labranza, etcétera.

Con respecto al gnomón, el reloj de sol representa un gran progreso, ya que desde ese momento el plano es dividido en “horas iguales”. La sombra que proyecta una mane­cilla sobre este plano convertido en esfera gira a medida que el Sol sigue su trayectoria aparente en el cielo.

Gracias a la división en períodos iguales del día (algunas esferas presentan varios trazados, a fin de tomar en cuenta la desigualdad de las estaciones), se vuelve factible el “leer la hora” con la simple observación de la posición de la sombra en la esfera.

Origen del reloj de sol

En el libro II de sus Historias, el historiador griego Herodoto escribe: «… el reloj de sol, el gnomon y la división del día en doce partes nos llegaron de los babilonios”. Se trata de la más antigua mención del reloj de sol, el primer gran instrumento científico de la historia de la humanidad. Ya que reúne las funciones de medición del tiempo y de fijación de los grandes períodos del año solar.

Por lo tanto, el reloj de sol no es sólo este “reloj cósmico… independiente, extraterrestre, en el círculo que recorre”, como lo define el historiador alemán Ernst Jünger en su Tratado del reloj de arena, sino también una valiosa herramienta para los astrónomos caldeos, egipcios, luego griegos y romanos, encargados de la elaboración de un calendario.

El gnomon mencionado por Herodoto es una forma primitiva del reloj de sol, y sus principios fueron sin duda descubiertos en forma independiente por varios pueblos de la Antigüedad y quizá incluso de la prehistoria (lo que se deduce del descubrimiento, hacia 1910, de su uso por las tribus de Borneo).

Inventores del reloj de sol

Aunque los babilonios no sean eventualmente, a pesar de lo que afirma el historiador grie­go Herodoto, los inventores del reloj de sol, sin duda fueron quienes lo difundieron hacia Egipto, en el transcurso del II milenio antes de nuestra era.

Prueba de ello es el modo de subdivisión del día (y del reloj) en doce partes, lo que es pro­pio de un sistema matemático sexagesimal, semejante al que utilizaban los babilonios. Sin embargo, el primer reloj de sol conocido es egipcio y data del siglo XIII a. de C.

La posterior introducción del reloj de sol en Grecia es probablemente debida al astrónomo griego Anaximandro (alrededor del 610-547), quien lo habría empleado originalmente para determinar el equinoccio.

Esta medición tiene consecuencias muy importantes para el futuro de la astronomía y la geografía matemática, en efecto, la determinación del equinoccio permite establecer el ecuador celeste, y por proyección sobre la Tierra, la posición del ecuador terrestre.

Observando la longitud de la sombra meridiana en la fecha del equinoc­cio, se puede luego evaluarla latitud del lugar de observación.

El reloj de sol en la ciencia

Como hemos comentado anteriormente, se considera que el reloj de sol es el primer instrumento científico de la historia. Veamos pues, los primeros datos científicos que se obtuvieron gracias a él:

El periplo de Pytheas

El astrónomo griego Pytheas de Marsella sugiere, en el siglo IV antes de nuestra era, otro método de determinación de las latitudes. Midiendo la duración del día en el solsticio de verano. Por último, en el siglo III antes de nuestra era, el geógrafo Eratóstenes obtiene con el reloj de sol un excelente valor aproximado del meridiano terrestre.

Como instrumento de medición del tiempo, el reloj de sol enfrenta un destino de prestigio. Goza de considerable fama en el mundo romano, tiene su auge en el mundo árabe-musul­mán, alrededor del año 1000, y está todavía en uso en Europa hasta el siglo XVIII.

Sin embargo, como apunta el historiador alemán Ernst Jünger, “la introducción de los relojes de sol no sólo apareció como una comodidad, sino también y al mismo tiempo como una traba”.

En apoyo de su tesis, cita la imprecación de un personaje de una obra del poeta latino cómico Plauto: “jQue los dioses condenen al que hizo poner aquí este reloj, que me divide para mi desgracia y acorta mi día!”

La experiencia de Eratóstenes

La medida del meridiano terrestre por Eratóstenes, en el siglo III antes de nuestra era, es relatada en el De motu circulan corporum caelestium de Cleomedes (alrededor del siglo I antes de nuestra era).

Cabe destacar que la esfericidad de la Tierra es admitida en Grecia al menos desde el siglo IV antes de nuestra era. Eratóstenes parte de los siguientes postulados:

  1. Syeita (Assuan) y Alejandría están situadas en el mismo meridiano; entonces el Sol culmina cotidianamente ahí en el mismo momento
  2. La distancia que separa las dos ciudades es de 5.000 estadios.
  3. Los rayos solares que alcanzan distintos lugares de la Tierra son paralelos.

El primero de los postulados es de hecho inexacto: Syena está localizada tres grados más al oeste de Alejandría, y son las doce del día, 12 minutos más tarde. En relación al segundo, todo depende del valor dado al estadio, porque éste varía entre 142 m y 192 m.

Sin embargo, a grandes rasgos, el método de Eratóstenes se considera válido. La elección de Syena se explica por su localizado muy cercana al trópico de Cáncer. Ahí, en el momento del solsticio de verano, el Sol está en la vertical.

Ese día, a esa hora, un objeto no arroja ninguna sombra. En cambio, en Alejandría, el día del solsticio de verano, la manecilla proyectará una sombra, ya que la ciudad está ubicada más al norte.

Eratóstenes mide entonces el ángulo de la sombra proyectada por la manecilla del reloj solar en Alejandría, a mediodía del día del solsticio de verano. Así obtiene una distancia angular entre Syena y Alejandría, igual a la cincuentava parte del círculo, es decir, 7°.

Por consiguiente, como la distancia lineal de Syena a Alejandría fue establecida en 5.000 estadios, la circunferencia de la Tierra debe ser de 50 x 5.000 = 250.000 estadios, o sea, 46.230 km. Considerando un promedio del valor del estadio. Es una muy buena aproximación en relación al valor moderno del meridiano terrestre, que es de 39.941 km.

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