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O que é um relógio de Sol?
Como ler as horas num relógio de Sol e convertê-las na hora Legal?
FONTE:
Observatório Astronómico de Lisboa
Museus da Universidade de Lisboa
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Dia do relógio de Sol
(21/06/2018)
O que é um relógio de Sol?
Um relógio de Sol é um instrumento que determina a hora do dia
através da sombra de um objeto (gnómon) feita pelo Sol. O relógio de Sol
mostra o tempo solar verdadeiro, também chamado hora solar aparente.
Num sentido mais amplo, um relógio de Sol é qualquer dispositivo que use
a altitude ou o azimute do Sol (ou ambos) para mostrar a hora. Além da
sua função de contagem de tempo, os relógios de Sol têm também interesse
como objetos decorativos e de estudo matemático.
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| O antigo relógio de sol no jardim do OAL |
O relógio de Sol comum tem um mostrador e um gnómon. O mostrador pode
ser plano com as linhas horárias marcadas e o gnómon é um objeto que
produz a sombra que vai funcionar como um ponteiro. A posição do gnómon
deve ser paralela ao eixo de rotação da Terra, apontando no hemisfério
norte para o pólo norte celeste, para que o relógio de Sol seja preciso
ao longo do ano. À medida que o Sol se move no céu, a sombra do gnómon
no mostrador indica a hora do dia que corresponde à hora solar aparente.
O mostrador deve estar perfeitamente alinhado com o meridiano, ou seja,
a linha horária das 12 horas no mostrador deve coincidir com a linha
Sul-Norte. No instante em que o Sol cruza o meridiano celeste local,
isto é, a linha norte-zénite-sul, a sombra do gnómon recai, obviamente,
na direção norte-sul e o relógio de Sol indica o instante do meio-dia
solar verdadeiro que corresponde às 12 horas do relógio de Sol. A
qualidade da medição depende do rigor da orientação Norte-Sul do relógio
e da inclinação do gnómon, que depende da latitude do lugar de
observação.
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| Relógio Equatorial do OAL/FCUL |
O segundo aspeto crítico na construção de um relógio de Sol é a
marcação das linhas horárias no mostrador. Este processo varia conforme o
tipo de relógio de Sol. Existem vários tipos de relógios de Sol, com o
mostrador horizontal, vertical, equatorial, declinante, inclinante,
polar e ainda o analemático. Em Portugal é muito comum ver-se o relógio
horizontal e vertical. Por exemplo, no jardim do OAL está um relógio
horizontal, infelizmente o gnómon foi roubado. Uma vez que os
mostradores dos relógios horizontal e vertical estão inclinados
relativamente ao plano do equador, o movimento da sombra não é uniforme,
sendo mais lento em torno do meio-dia. Assim, as marcações não estão
igualmente espaçadas. No caso do relógio equatorial, o plano do
mostrador faz com a horizontal um ângulo igual à colatitude (90º –
latitude) do lugar. Só neste caso é que as marcações horárias estão
igualmente espaçadas, com um intervalo de 15º entre as linhas.
Encontrará explicações passo a passo de como construir um relógio de
Sol no sítio da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa em:
Como ler as horas num relógio de Sol e convertê-las na hora Legal?
A hora indicada no relógio de Sol é a hora solar verdadeira local.
Pelo contrário, a hora legal, usada no dia-a-dia e dada pelos relógios
normais, é baseada no tempo solar médio. Um dia solar aparente é o
intervalo entre duas passagens consecutivas do Sol pelo meridiano local.
Devido à inclinação do eixo da Terra, e ao facto de a sua órbita ser
elíptica, a altura máxima do Sol varia ao longo do ano, e o mesmo
acontece à duração do dia solar aparente. Assim, o movimento aparente do
Sol não é suficientemente regular para poder servir de referência à
medição do tempo e a nossa vida quotidiana rege-se não pela escala de
tempo solar verdadeiro, mas sim pela escala de tempo solar médio. Esta escala foi criada pelos astrónomos de maneira a compensar estas variações.
Para passar de uma escala de tempo à outra é preciso fazer uma conversão que depende de 3 factores:
- Equação do tempo: a equação do tempo representa a diferença entre a posição real do Sol no firmamento e a posição que ele ocuparia nesse momento se o eixo da Terra fosse perpendicular à eclíptica e a órbita terrestre circular.
- Longitude do lugar: a hora solar medida varia com a longitude de forma contínua, no entanto a hora legal é constante dentro de um fuso horário, variando de forma discreta entre fusos. Por isso é necessário aplicar uma diferença de 4 minutos (60/15) por cada grau de longitude em que o lugar de medição difira do meridiano de referência do seu fuso.
- Hora de Verão: durante o período de mudança de hora, é preciso fazer uma correção adicional à hora medida.
Estes três factores estão implementados na seguinte equação que
permite assim fazer a conversão entre a Hora Solar Local lida no relógio
de Sol e a Hora Legal (HL):
- No período da hora de Inverno: HL = Hora Solar Local + DET – DT
- No período da hora de Verão: HL = Hora Solar Local + DET – DT + 1hora
Nesta equação, DET é a correção ao fuso horário de referência mais a
Equação do Tempo. É dada pela diferença DET = Tempo Universal ao
Meio-dia solar verdadeiro – 12horas. O Tempo Universal ao Meio-dia solar
verdadeiro é fornecido na tabela “TEMPO UNIVERSAL AO MEIO-DIA SOLAR VERDADEIRO (LISBOA) ” .
Quanto a DT, é uma correção extra a aplicar devida ao facto dos
valores dados na tabela serem válidos apenas para Lisboa. Assim, em
Lisboa DT=0, enquanto que para qualquer outra localidade, DT = – λ+ 36min 45s, em que λ é a longitude da localidade convertida em horas.
Exemplo, a correção DT para o Porto e Coimbra: DT(Porto)= 2min; DT(Coimbra)= 3min.
Note-se que também existem relógios de Sol mais sofisticados, construídos de forma a indicar diretamente a Hora Legal.
Nunca é demais recordar que nunca deverá olhar diretamente para o
Sol, a sua visão corre perigo! Para ver as horas num relógio de Sol, só
as sombras interessam.
FONTE:
Observatório Astronómico de Lisboa
Museus da Universidade de Lisboa
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