Aula de Astronomía de Durango

 
 

Reloj solar digital

 
 

El reloj solar digital que hay en el Aula de Astronomía de Durango fue diseñado y realizado en el Instituto de Sestao, en 1995 en su primer prototipo.

 La idea es situar una serie de plantillas perforadas con números, de manera que en cada momento los rayos de Sol atraviesen el número correspondiente a la hora actual, y ésta aparezca proyectada.

En principio se diseñó para proyectar solo las horas. Así la explicación de su funcionamiento es relativamente sencilla y didáctica, que es su objetivo principal y es lo que aquí se recoge. Aunque posteriormente se añadieron nuevos elementos para obtener los cuartos de hora, habitualmente no se utilizan por la mencionada razón.

Cada plantilla se coloca en un cajetín, que debe quedar orientado hacia la posición del Sol cuando sea la hora correspondiente al número que contiene.

1- Colocación de los cajetines:

Cada uno debe quedar girado respecto al anterior un ángulo igual al que recorre el Sol durante una hora: 360º/24=15º

Los ángulos de 15º se pueden dibujar en la base semicircular o calcular y luego medir la distancia de un cajetín respecto al anterior en el extremo que no lo toca, utilizando trigonometría. En nuestro caso se usó ese método porque el alumnado que lo elaboró estaba trabajando los temas de trigonometría en esos momentos en la asignatura de matemáticas:

2- Colocación y orientación de la base:

La base sobre la que van los cajetines hay que colocarla siguiendo la trayectoria diaria del Sol: Hacia el Sur (con el cajetín del mediodía en el punto medio) e inclinada un ángulo igual a la colatitud. El eje del sector circular quedará así paralelo al eje de la Tierra, como el gnomon de un reloj de sol convencional.

También utilizando trigonometría se obtiene la altura "y" que debe levantar:

 

3- Proyección de un solo número.

En cada cajetín se colocan unas rejillas para estrechar el camino y limitar el tiempo que los rayos solares pasen por un determinado número.

Si no se hace esto, se proyectarían simultáneamente varios números, y aunque siempre podría decirse "es válido el que está en la parte central de la pantalla", esto lo convertiría en un reloj analógico.

La rejilla es la clave para que pueda llamarse "reloj digital". Si quiero que cada número se proyecte él solo y exactamente durante una hora, los rayos de sol atravesarán la rejilla cuando estén dirigidos a esa plantilla, con un margen de amplitud 15º:    7.5º antes  y   7.5º después.

Esa referencia de 7.5º permite calcular la separación de las láminas de la rejilla, según su profundidad.

4- Validez en cualquier momento del año.

La trayectoria del Sol varía según las estaciones. Como en cualquier fecha esta trayectoria es paralela al ecuador celeste, y así está situada la base que soporta los diferentes elementos, los cajetines están siempre dirigidos adecuadamente. Pero hay que prever un margen mínimo en la parte superior e inferior desde los extremos de cada número, de 23.5º, para que la variación en declinación del Sol no sea problema e incluso en los solsticios los rayos solares atraviesen cada plantilla.

El cálculo de la amplitud de este margen se hace también mediante trigonometría.

 

5- Elección de horario.

Los relojes de sol tradicionalmente han indicado la hora solar verdadera de la localidad. No obstante, este reloj "moderno" tiene la opción de indicar la hora oficial, pudiéndose incluso realizar el cambio al horario de verano o invierno. Habitualmente esta es la configuración que se elige, porque es más llamativo y más impactante de cara al observador.

La elección de la hora solar, u oficial de invierno o de verano, se consigue porque la base sobre la que se fijan los cajetines con las horas puede girar sobre la base de la estructura que se apoya en el suelo. Una escala de longitudes geográficas que se confronta con otra que contiene la ecuación del tiempo, permite obtener una exactitud total respecto a la referencia elegida.

Cuando se elige la configuración de SOLO HORAS, sin los minutos, el reloj indica la hora más próxima: por ejemplo desde las 10:30 hasta las 11:30 indica las 11. Si se añaden los indicadores de los cuartos, lógicamente aparecerá un 11 desde las 11:00 hasta momentos antes de las 12:00.