Reloj de Sol. Tipos.

    La uniformidad del movimiento del Sol en la bóveda celeste (360o en 24 horas) nos abre una posibilidad para la medida del tiempo. El rudimentario reloj de sol consistente en una estaca vertical y la observación de su sombra, fue utilizado en tiempos primigenios. A dicha estaca se le conoce como gnomon; y a la ciencia o técnica que se ocupa de los relojes de Sol, Gnomónica. Sin embargo, el gnomon vertical no produce una sombra horaria regular, depende de la fecha (pincha en el botón para observar este hecho). Esto no quiere decir que no se construyan relojes así, pero para ello hay que utilizar más datos y cálculos que si el gnomon es paralelo al eje de rotación terrestre o eje polar (apunta a la estrella Polar). En este último caso, si, además, la sombra se proyecta en un plano ecuatorial (perpendicular al eje polar) bastaría con que hiciésemos marcas cada 15o (= 1 hora), y subdivisiones para más precisión (1/2 hora, 1/4 de hora...): este es el reloj más sencillo de entender y fabricar, llamado Reloj ecuatorial.
    En general, un reloj de Sol estará formado por un gnomon y una superficie de proyección o limbo. Aquí vamos a considerar un limbo plano, que se denomina cuadrante solar, y clasificaremos los relojes atendiendo a las coordenadas del Sol que utilicemos para registrar su movimiento. Citaremos algunos de los relojes más habituales (hay multitud de ellos, dependiendo de la imaginación del gnomonista): 

   

RELOJES ANGULARES
(se utiliza el ángulo horario)

  • Reloj horizontal:
    El cuadrante es horizontal (paralelo al plano del  horizonte). El gnomon es paralelo al eje polar.

  • Reloj horizontal de punto:
    El cuadrante es horizontal. El gnomon es vertical, pero sólo interesa su punto extremo.

  • Reloj vertical declinante:
    El cuadrante es vertical (perpendicular al plano del horizonte), con distinta orientación o declinación (declinación + hacia el Este, - hacia el Oeste). El gnomon es paralelo al eje polar. 
    Si la declinación es cero (orientado al mediodía), el reloj se denomina  vertical a secas o, también, vertical orientado. 

  • Reloj vertical lateral: El cuadrante es vertical, orientado al Este o al Oeste. El gnomon es perpendicular al cuadrante e interesa su punto extremo.

  • Reloj ecuatorial: El cuadrante es paralelo al Ecuador. El gnomon es paralelo al eje polar.

  • Reloj polar: El cuadrante es paralelo al eje polar y orientado al mediodía. El gnomon es perpendicular al cuadrante e interesa su punto extremo.
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  • Reloj oblicuo: El cuadrante tiene cualquier declinación (+ hacia el Este, - hacia el Oeste) y cualquier inclinación (respecto a la vertical). El gnomon es perpendicular al cuadrante e interesa su punto extremo. 
    Todos los relojes anteriores son casos particulares de éste.

  • Reloj oblicuo bifilar: El cuadrante tiene cualquier declinación e inclinación, como en el caso anterior. El "gnomon" consiste en dos hilos (de ahí lo de bifilar): uno en la dirección Este-Oeste; y otro, en la Norte-Sur. La hora la marca la intersección de las sombras sobre el cuadrante. En general, los hilos están a diferentes alturas; si no fuera así, el efecto sería el de un reloj oblicuo normal en el que la punta del gnomon es la intersección de los dos hilos.
RELOJES DE ALTURA/AZIMUT
(se utilizan la altura/azimut y la fecha)

  • Reloj analemático (azimut y fecha): El cuadrante es horizontal. El gnomon es vertical y móvil (según fecha). La hora la marca la dirección de la sombra.

  • Reloj analemático basculante (azimut y fecha): El cuadrante es horizontal, pero puede bascular hacia el Este o hacia el Oeste (el eje de giro es la meridiana). El gnomon es vertical y móvil (según fecha). La hora la marca la dirección de la sombra.

  • Reloj azimutal (azimut y fecha): El cuadrante es horizontal; el gnomon, vertical. La hora viene dada por la intersección de la sombra con la línea horaria y la línea de la fecha.

  • Reloj de pastor plano (altura y fecha): El cuadrante es vertical y se orienta hacia el Sol. El gnomon es horizontal y móvil, aunque nosotros utilizaremos una placa horizontal fija (visera). La hora viene dada por la intersección de la sombra con la línea horaria y la línea de la fecha.

  • Reloj de plomada (altura y fecha): El cuadrante apunta al Sol. El "gnomon" consiste en una cuerda con peso (plomada), de tal modo que la hora viene dada por la intersección de la cuerda con la línea horaria y la línea de la fecha.

OBSERVACIÓN: Puedes obtener la simulación del funcionamiento de estos relojes seleccionándolos en el menú de la cabecera. Están hechas en Descartes 3D, excelente applet (en Java) que permite crear escenas interactivas. 
Inicia la animación para cualquier día del año y observarás tanto la sombra del gnomon como el movimiento del Sol en la esfera celeste (puedes girar la escena tridimensional si la mantienes pulsada con el botón izquierdo del ratón).

    No debemos olvidar que la hora ofrecida por el reloj de Sol es la hora solar verdadera (local). Si queremos obtener la hora oficial de nuestro reloj de pulsera, debemos hacer varias correcciones, ya apuntadas en epígrafes anteriores. A modo de resumen: 

En España:  HO = HSV – ET – LG + { 1 hora (otoño-invierno)
2 horas (primavera-verano)
(En Canarias, la hora oficial es una menos de la que rige en la Península)

(HSV – ET – LG  es el tiempo universal, que corresponde al tiempo solar medio de Greenwich. La suma de 1 ó 2 horas aglutina la corrección por huso horario y adelanto estacional )

ET (min)

 Del 1 al 10 Del 11 al 20 Del 21 al 30
ENERO –   5 –   9 – 12
FEBRERO – 14 – 14 – 13
MARZO – 11 –   9 –   6
ABRIL –   3       0 +   2
MAYO +  3 +   3 +   3
JUNIO +   1       0 –   2
JULIO –   4 –   6 –   6
AGOSTO –   6 –   4 –   2
SEPTIEMBRE +   1 +   5 +   8
OCTUBRE + 11 + 14 + 16
NOVIEMBRE + 16 + 15 +  13
DICIEMBRE +   9 +   5       0
24h 1h 4m 1m 4s 1s
360o 15o 1o 15' 1' 15''

   No obstante, existe la posibilidad de que el reloj corrija directamente la Ecuación del Tiempo (Relojes de Tiempo Medio) si sustituimos las líneas horarias por los analemas correspondientes. Además, trasladando convenientemente los analemas, el reloj también podría corregir automáticamente la longitud, y darnos la hora en Tiempo Universal. E, incluso, moviendo aún más los analemas en el cuadrante, podemos conseguir las correcciones por huso horario y adelanto estacional, y obtener directamente la Hora Oficial.

    Por último, para orientar el reloj de Sol podemos utilizar una brújula o, si queremos más precisión, hacer que marque las 12 horas cuando sea mediodía. La hora oficial del mediodía se puede saber a partir de la fórmula vista, teniendo en cuenta que HSV es 12.
Ejemplo: ¿Cuál es la HO del mediodía el 24 de mayo en Arenales de San Gregorio (LG =  3o 1' Oeste  =  – 12 m  4 s)?
HO = HSV – ET – LG + 2 h.  Por tanto, HO = 12 h – 3 m + 12 m  4 s + 2 h = 14 h  9 m  4 s.
Es decir, el reloj de Sol debe dar las 12 h (mediodía) cuando sean las 14 h  9 m  4 s de nuestro reloj de pulsera.