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Gnomónica

Gnomónica
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Concepto:Es la ciencia encargada de elaborar teorías y reunir conocimiento sobre la división del arco diurno, o trayectoria del Sol sobre el horizonte mediante el empleo de proyecciones específicas sobre superficies.

La Gnomónica es una ciencia que se utiliza en el diseño y construcción de los relojes de sol, así como en cartografía a partir de del empleo de sus proyecciones.

La proyección gnomónica

La proyección gnomónica es una proyección geográfica caracterizada por tener simetría radial alrededor del punto central. Se puede imaginar como la proyección de un foco de luz sobre un plano tangencial a la Tierra, en el que el foco de luz se sitúa en el centro de la Tierra. La escala aumentará rápidamente del centro al exterior

En esta proyección toda línea recta es un círculo máximo terrestre y el camino más corto entre dos puntos de la Tierra. Se usa en la navegación aeronáutica para trazar los rumbos verdaderos. Con este sistema no se puede representar un hemisferio completo.

En la proyección polar todos los meridianos son líneas rectas y se disponen radicalmente, en la proyección ecuatorial son líneas rectas el ecuador y los meridianos, que se disponen verticalmente, en la proyección oblicua son líneas rectas el ecuador y los meridianos.

Origen

La palabra gnomónica proviene del griego gnonmos En griego significa conocimiento e indagación es muy posible que la palabra haya tenido como origen la complicación (conocimiento científico) para ubicar la varilla de los relojes de sol. Pero no ha sido el nombre de esta ciencia igual, ya que en el siglo V aparece el término sciotereo que significa observo la sombra, aunque Clemente Alejandrino en el siglo II llega a denominar la gnomónica como sociografía en sus escritos. Existen posteriormente algunas denominaciones curiosas tales como: Horographia Escritura de relojes, Fotosciaterica Escritura de luz.

Aplicación de la Gnomónica en el diseño de relojes solares

El autor griego que antes empezó a denominar, y tal sea el más importante, fue Herodoto de Halicarnaso que hace una pequeña reseña en su Historia a los conocimientos griegos del tiempo, diciendo que: adquirieron la división del día en doce partes de los babilonios.

Por lo tanto el sistema horario de los griegos era temporario: con ello se quiere decir que la hora se entendía como la doceava parte del arco diurno recorrido por el Sol, pero como tal arco varía a lo largo del año, la hora también varía.Por esta razón a este sistema se le denomina también de horas desiguales.

Los romanos, a su vez, heredaron este sistema de división del día de los griegos. Plinio el Viejo en su Historia Natural Libro XXXVI, Capítulo XIV relata la historia del reloj que el emperador Augusto hizo construir en el Campo de Marte, aprovechando un obelisco.

En los siglos XVIII y XIX poco a poco se fue abandonando esta proyección como predominante en la elaboración de relojes solares y se pasó a emplear otras proyecciones tales como: azimutal, ortográfica, Lambert. Dando lugar a relojes solares más elaborados y con nuevos diseños más sugerentes.

Historia de la relojería

Hubo un momento en la historia de la relojería en el que los relojes de sol tuvieron una gran relevancia debido a que eran los únicos instrumentos capaces de dar la hora con precisión suficiente como para regular la vida cotidiana de los hombres. Por esta razón la gnomónica se consideraba una ciencia con aporte de valor a las costumbres de la sociedad.

Poco a poco en el siglo XVII los relojes mecánicos fueron con sus mejorías indicando que la capacidad de los mismos ya era suficiente como para hacer el relevo a los relojes de sol, de esta forma se lograban mayores autonomías (del orden de días) y mayores precisiones del orden de segundos. Es por esta razón por la que la ciencia de los relojes de sol gnomónica fue decayendo poco a poco.

Aplicación de la Proyección en Cartografía

La gnomónica ha estado siempre unida por un lado al concepto de medida del tiempo y por otro lado a la idea de aplicación cartográfica de representación en mapas terrestres, aunque se supone que el primero en emplear este tipo de proyección fue el físico griego Tales de Mileto para construir mapas estelares.

Algunos mapas terrestres del año 1803 emplearon esta proyección sobre los seis planos tangentes a una esfera que forman un cubo. Se empleó sobre todo en los siglos XVI y también a mediados del siglo XX en la proyección de la superficie terrestre sobre las caras de diferentes poliedros

La Gnomónica en la actualidad

Tras el decaimiento de la gnomónica debido a la exitosa evolución de la relojería mecánica en el siglo XVII se puede decir que se llegó a olvidar por completo hasta que a finales del siglo XVIII y comienzos del XIX se descubrieran los hallazgos arqueológicos del Etna y aparecieran tantos relojes de sol que se empezara a despertar la curiosidad de los científicos.

Es muy natural que la evolución de la gnomónica haya ido poco a poco decayendo hasta lo que es hoy en día: "Una simple afición" cubierta por una cantidad de asociaciones culturales repartidas por todos los países del mundo, en Europa existen asociaciones en Holanda en Alemania, Francia, Italia, España. En países como Japón hay un nutrido grupo encargado de divulgar la ciencia de los relojes de Sol, en E.E.U.U. hay varias asociaciones.

Cronología de eventos acaecidos en Gnomónica

  • 1300 a. C. En el cenotafio de Sethy I en Abidos se describe el uso de un Reloj de sol.
  • 1200 a. C. en China el astrónomo Tscheu-Kong describe un octóstilo.
  • Cir. 520 a. C. Anaxímenes de Mileto 585-528 a.d.C. es el primero en analizar el cómputo geométrico de las sombras para medir las partes y divisiones del día.
  • Cir. 450 a. C. Herodoto 484-426 a.d.C., que hace una pequeña referencia en su Historia II.109.3 a los conocimientos Griegos del tiempo, diciendo que: adquirieron la división del día en doce partes de los babilonios.
  • 293 a. C. El primer reloj de sol de la cultura romana diseñado e instalado en Roma por Lucio Papiro Cursor, en el templo dedicado a Júpiter.
  • 263 a. C. en una plaza de Roma, Marco Valerio Mesala coloca un reloj de Sol, conseguido en Catania como botín de guerra durante la Primera Guerra Púnica.
  • 50 a. C. Andrónico de Cirro construye en la ciudad de Atenas la famosa Torre de los Vientos, se trata de una columna con forma Octógono, cada cara posee un reloj de sol orientado a cada una de las direcciones de los vientos.
  • 9 a. C. Facundus Novus coloca en Campo de Marte en Roma un obelisco con forma de solárium.
  • 1293 Jacob Ben Machir ibn Tibbon 1236-1312, denominado también Profatius Judeus, describe el Cuadrans Novus.
  • 1400 el astrónomo Jhon Slape diseña un reloj solar portátil universal denominado la Navicela Italiana o Navicula de Venetiis.
  • 1450 El astrónomo austriaco Georg von Peuerbach construye el Quadratum Geometricum.
  • 1502 Johann Stabius diseña y construye el primer reloj solar stilo-axial y lo ubica en la iglesia de St. Lorenz en la ciudad alemana de Núremberg
  • 1725 el relojero francés Antoine Thiout en Vesoul diseña un reloj mecánico que proporciona la hora solar mediante la corrección de la ecuación del tiempo.
  • 1709 Se publica una de las mejores obras de gnomónica española.
  • 1750 Los ingenieros M. Weltin y J.G. Wernle construyen un reloj solar ecuatorial capaz de marcar los minutos.
  • 1848 Charles Wheatstone 1802-1875 que patenta el reloj solar fundamentado en luz polarizada.
  • 1867 El inventor Lloyd Miffin patenta en Estados Unidos un reloj con gnomon en forma de anatema.
  • 1922 El alemán Hugo Michnik describe por primera vez un reloj solar bifilar.

Movimiento de la Tierra.

Sabemos que la Tierra realiza un movimiento de traslación alrededor del Sol, describiendo una elipse de poca excentricidad en uno de cuyos focos se encuentra el Sol.

Por esta circunstancia, la Tierra debe cumplir una serie de leyes físicas de suma importancia, las famosas leyes de Kepler 1571-1630. Según la segunda ley, la velocidad areolar debe ser constante, lo que lleva a concluir que la velocidad lineal de nuestro planeta es variable, máxima en el perihelio y mínima en el afelio.

A parte del movimiento descrito, la Tierra, como bien sabemos, tiene otro movimiento de rotación alrededor de su eje. Este eje de rotación de la Tierra no es perpendicular al plano de la elipse de traslación, la llamada eclíptica. Esto tiene como consecuencia la sucesión de las estaciones y los periodos de mayor y menor insolación, función del ángulo de inclinación de los rayos solares con respecto a la superficie de la Tierra

Aún podríamos hablar de un tercer movimiento de nuestro planeta, el de precesión. Según este movimiento, el eje de rotación de la Tierra gira describiendo una superficie cónica alrededor de un eje perpendicular a la eclíptica, si bien el periodo de este movimiento de precesión se aproxima a los 26000 años; por lo que lenta, pero inexorablemente, el eje de rotación de este inmenso giróscopo en el que habitamos dejará de apuntar a la estrella que hoy llamamos polar y que en la actualidad marca el polo norte

Movimiento aparente del Sol respecto a la Tierra.

Los movimientos aparente del sol sobre la tierra es la intersección del círculo descrito por el Sol cada día con el horizonte del lugar nos dará el Orto salida del Sol y el Ocaso puesta del Sol distinto para latitudes diferentes.

De ahí que el Sol sale por el Este y se pone por el Oeste solamente los días de los equinoccios. El resto de los días lo hace por un punto situado hacia esas posiciones, pero no rigurosamente por ellos. A esto se debe que las horas de insolación dependen de la latitud del lugar y de la época del año de la declinación solar

Así pues, el Sol describe círculos diarios, alcanzando alturas cada vez mayores sobre el horizonte hasta que, justo al pasar por el meridiano del lugar, llega a su culminación, para ir descendiendo de alturas hasta su puesta. Podemos asegurar que la trayectoria diaria del Sol es simétrica respecto al plano meridiano del lugar

El día solar verdadero o tiempo verdadero VERVM TEMPVS es el tiempo transcurrido entre dos pasos consecutivos del Sol por un meridiano. Así pues, el Sol describe un ángulo de 15º por cada hora. Si consideramos que el Sol alcanza su culminación a las 12 horas, es fácil deducir la porción de círculo que recorre el Sol a cada hora y el ángulo de separación del punto de culminación. Naturalmente, la duración del día solar no es constante a lo largo del año

Para evitar esta situación de días desiguales se ha convenido en adoptar un tiempo medio en el que todos los días tienen la misma duración. Como si la Tierra se moviese con velocidad constante alrededor del Sol y su eje de rotación fuese perpendicular al plano de la eclíptica

Diferencias

La diferencia entre ambos tiempos se conoce como ecuación del tiempo a lo largo del año y servirá para hacer las correcciones oportunas para transformar un tipo de hora en otro

A estas correcciones debemos añadir que la Tierra la hemos dividido en 24 husos horarios, de manera que los lugares situados dentro de un mismo huso horario adoptan la hora central del huso. Así pues, la hora local no coincidirá con esta última, por lo que deberemos tener en cuenta la diferencia de longitud entre un lugar y el centro de su huso.

Por cada grado de diferencia entre ambas se deberán añadir o restar 4 minutos de tiempo, respectivamente, según que el lugar esté situado al Oeste o al Este para un mejor aprovechamiento de la luz solar, se acuerda que se sume una o dos horas, según la época del año, para obtener la hora oficial. Se obtendrá sumando a la hora verdadera local, la corrección por la ecuación del tiempo medio, la corrección por diferencia de longitud y la correspondiente al aprovechamiento de la luz

Fuente