Esta página servirá para divulgarmos curiosidades bem como informação simples e suficiente que permita realizar experiementação sobre GNOMÓNICA, o sector da ciência dedicado à construção de relógios de sol.
Sabemos que existe muita informação disponível, sobre Relógios de Sol *, por isso não vamos aqui desenvolver grandes teorias, mas apenas o que considerarmos necessário e suficiente para motivar na busca de outras fontes, mais qualificadas que nós. Reproduziremos textos e fotos, que considerarmos relevantes, que nos autorizem ou esteja disponíveis na net.
1.0 - REFERÊNCIA HISTÓRICA - 3 Gerações de relógios de Sol
Relógio é o nome genérico que se dá a todo e qualquer instrumento destinado a medir o tempo.
Existem muitas versões sobre a origem destes insrumentos, embora se reconheça que esteja perdida, nos séculos ou milénios e que a medição do tempo, tenha começado a ser feita através da observação dos astros, nomeadamente do sol e da lua.
Figura 1
De facto o homem desde sempre observou que qualquer objecto vertical, exposto ao sol ou ao luar. produz uma sombra, animada de movimento e dimensão e que entre o seu início e o seu terminus, existe um intervalo de tempo que, entretanto, o homem fraccionou, criando assim ( supô-se ), a primeira divisão do tempo.
Figura 2
Constactado o fenómeno e as sua vantagens o homem começa a melhorar o processo de produção da daquela sombra, criando peças cada vez mais precisa de produção da sombra, a que chama de Gnómon ( o que informa ), ao mesmo tempo que melhora também a precisão do desenho dos intervalos, percorridos pela sombra, através da criação de mostradores, inicialmente simples e depois mais sufisticados.
Entre os historiadores da gnomónica parece existir grande consenso sobre a existência de três gerações, de referência, sobre a construção e utilização de relógios de sol.
A primeira geração, até ao século XII, foi aquela em que o culto religioso esteve na origem da medição o tempo, criando relógios de sol baseados na divisão do dia solar em 12 horas . São as chamadas Horas Canónicas ou Horas Temporais. A dimensão destas horas era variável consoate a época do ano, dado o dia solar ser maior no verão do que no inverno.
A figuras 2A é um exemplo de um mostrador de horas canónicas ou temporais.
Figura 2A
A partir do século XII, por influência da cultura árabe, dos conhecimentos matemáticos do povo da Babilónia e também pela invenção do relógio mecânico ( entre 1250 e 1300 ), surge uma nova geração de relógios de sol, com mostradores que consideram o dia solar dividido em 24 horas. Estes relógios, mais rigorosos na informação do tempo, tanto para a actividade rural, como para a urbana, vão ficar conhecidos como relógios de Horas Babilónicas ou Itálicas e vão mater-se até finais do século XVII.
A figura 2B mostra o desenho de um mostrador com horas babilónicas
Figura 2B
Os conhecimentos entretanto difundidos sobre astronomia e o funcionamento do sistema solar, bem como descoberta do isocronismo das oscilações por Galileo em 1583, vão permitir, a partir do século XVII, construir relógios de sol e mecãnicos, com um nível de precisão até então desconhecido, dando origem a uma nova geração de relógios de Sol, relógios de Horas Francesas e fazer cair nos esquecimento as duas primeiras gerações.
A figura 2C mostra um relógio de sol de horas francesas ou modernas, tal como ainda hoje são projectados .
A título de curiosidade apresentamos a seguir ( figura 2D), um projecto, que realizámos, com os 3 tipos de horas: Canónicas / Temporais; Babilónicas / Itálicas e Francesas / Modernas.
Figura 2D
Chagámos assim aos relógios de sol modernos com os quais se tornou possível um nível de precisão dentro de um minuto. Convém lembrar que durante muito tempo existiram relógios de sol, como padrão de acerto, de relógios mecâncicos.
Figura 3
Figura 4
Figura 4a
2.0 - COMO FUNCIONAM OS RELÓGIOS DE SOL
O funcionamento dos relógios de sol baseia-se no movimento aparente do Sol pela abóbada celeste ( na verdade é a Terra que roda sob si própria ) e na consequente deslocação da sombra produzida por este
Figura 5
Ao ser projectada sobre uma base graduada denominada mostrador, a sombra provocada pelo estilete, parte do gnómon que produz a sombra, determina a hora do dia.
Imaginemos que a Terra é apenas uma superfície esférica, cujo eixo de rotação passa pelo centro, que se encontra parada enquanto o Sol se move de Este para Oeste. À medida que o Sol efectua o seu movimento aparente, a sombra do eixo da Terra cai no plano equatorial e move-se 15° por hora (15° = 360°/24). Se a partir da posição da sombra, quando o Sol passa no meridiano do lugar (meio-dia), marcarmos ângulos múltiplos de 15°, obteremos a marcação das horas do dia.
Figura 7
Se
considerarmos um disco paralelo ao plano do equador, as marcas das horas serão
determinadas da mesma forma. Os relógios de sol não são mais do que miniaturas
da Terra e do seu eixo. Por isso, o gnómon estará dirigido para o Pólo Norte
Celeste (aproximadamente para a Estrela Polar) e, portanto, fará um ângulo com
o plano horizontal igual à latitude local onde se encontra
o observador.
Figura 8
3.0 - VARIÁVEIS QUE CONDICIONAM A PRECISÃO DE UM RELÓGIO DE SOL
3.1 - Latitude do local
3.2 - Longitude do lugar
3.3 - Valores da Equação do Tempo
Figura 9
A figura 9 dá-nos uma excelente informação sobre os dois conceitos de Latitude e Longitude ( coordenadas terrestres ). Assim olhando a figura , podemos concluir:
3.1-Latitude de um lugar, é a distãncia angular que separa esse lugar do equador, medida em graus, minutos e segundos, sobre o merediano do lugar .
3.2-Longitude de um lugar é a distância angular entre o merediano que passa pelo lugar e o merediano de Greenwich, medida em graus, minutos e segundos, sobre um paralelo, entre 0 º e 180 º para Este ou Oeste.
Como complemento da informação sobre as coordenadas terrestres, recomendo que vejam um pequeno filme do Youtube sobre o assunto.
http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=RxLrXbGH82A
3.3 Equação do Tempo
O conceito de equação do tempo, resulta do facto do dia solar verdadeiro diferir do dia solar médio com pequenas oscilações ao longo do ano. Essas diferenças provêm sobretudo da obliquidade da eclíptica e da variação do movimento aparente do Sol pela abóbada celeste, decorrente da elipticidade do movimento de translação da Terra.
Figura 10
A equação
do tempo é a diferença, ao longo de um ano, entre o tempo lido a partir de
um relógio de sol e o tempo civil, ou seja, a diferença entre o tempo solar aparente e o tempo solar médio. Representa
a evolução anual da diferença entre a posição real em cada momento do Sol no firmamento
e a posição que ele ocuparia nesse momento se o eixo da Terra fosse
perpendicular à eclítica e a órbita
terrestre circular.
Figura 11
A figura 11 representa as diferenças , ao longo do ano, entre a hora indicada pelo relógio de sol, e a hora oficial. Assim hoje, dia 4 de Fevereiro de 2013, um relógio sol, com correcção de longitude, deve indicar um atraso de 13 minutos e 55 segundos, relativamente á hora oficial.
É Complexo expremir estas variações no mostrador de um Relógio de Sol, por isso existem tabelas, disponíveis na net, que nos dão os minutos e segundos que devemos adicionar ou subtrair à leirura das horas, em cada dia do ano.
4.0 - TIPOS DE RELÓGIOS DE SOL MAIS FREQUENTES
Porque a terminologia é importante na criação de uma cultura, usaremos em todos os nossos futuros
" posts " a classificação da ShadownsPro, sempre que tivermos de nos referir a um tipo de relógio sol.
4.1 - Horizontais
4.2 - Verticais
4.2.1 - Meridionais
4.2.2 - Ocidentais
4.2.3 - Orientais
4.2.4 - Declinantes
4.2.5 - Inclinados / Declinantes
4.3 - Equatoriais
2.3.1 - Mostrador superior
2.3.2 - Mostrador inferior
4.4 - Cilindricos
4.4.1 - Esfera Armilar
4.4.2 - Berger
4.5 - Analemáticos
5.0 - TIPOS DE HORAS / TEMPOS
Quando nos referimos aos ditos Relógios de Sol de Horas Francesas / Modernos, uma das dificuldades com que nos debatemos, quando nos iniciamos neste sector da ciência , são os diferentes tipos de horas que nos aparecem. Assim, é comum encontramos expressões como: Tempo Solar Verdadeiro ou Tempo Solar Aparente, Tempo Solar Local, Tempo Solar Médio, Tempo Solar Zonal, Hora Oficial, Hora Legal, Hora Civil, Hora UTC, ... para além das horas populares de " Boa Hora ", " Horas do Diabo " e outras. Fico por aqui, para não " baralhar " mais !...
Interpretar e relacionar aquelas horas, pode parecer fácil para especialistas mas, por experiência pessoal, sei que não é fácil, para amadores da Gnomónica, como nós.
Vamos então procurar definir e relacionar aqueles conceitos de tempo de forma simples e se cometermos algum erro agradecemos que nos corrijam. Entretanto queremos lembrar, que em 1.0 - Referência Histórica - 3 Gerações de Relógios de Sol, falámos de Horas Canónicas/ Temporais , Horas Babilónicas/ Itálicas e Horas Francesas / Modernas. Pois !...mas o que se segue refere-se apenas a estas últimas horas, por serem as que caracterizam os Relógios de Sol desde o século XVII.
É tudo igual, são formas de exprimir o mesmo conceito, ou seja: É o Tempo / Hora, baseado
no Dia Solar, que corresponde ao intervalo entre duas passagens sucessivas do
Sol pelo mesmo meridiano.
5.2 - Tempo Solar Local
É um corolário do anterior, isto é: É o Tempo / Hora, baseado no Dia Solar, que corresponde ao intervalo entre duas passagens sucessivas do Sol pelo meridiano local .5.3 - Tempo Solar Médio.
É o Tempo Solar Verdadeiro / Aparente, corrigido com os valores da Equação do Tempo. Porque a duração do Sol varia ao longo do ano, o Dia Solar Verdadeiro / Aparente, pode ser maior em 20 segundos e menor em 30 segundos que o Dia Solar Médio e, porque estes valores se acumulam ao longo do ano, o Tempo Solar Médio chega a ser maior em 14 minutos, cerca do dia 6 de Fevereiro e menor em 16 minutos, pelo dia 3 de Novembro, que o Dia Solar Verdadeiro / Aparente. Ver Equação do Tempo, em 3.3
5.4 - Tempo Solar Zonal – GMT
Corresponde ao Tempo Solar / Zona de Tempo ( Time Zone ) de cada um dos 24 espaços da superfície da terra, longitudes, separados ( hipoteticamente ) pelos meridianos, ( fusos horários ), onde o Tempo Padrão é mantido. No caso dos Relógios de Sol o Tempo Padrão Zonal, é oficialmente determinado a partir do Tempo Solar Médio ( Mean Solar Time ) do Meridiano de Greenwhich ( Inglaterra) , convencionalmente aceite como Meridiano de referência. Assim, a Este deste Meridiano por cada fuso horário ( 15 graus), devemos acrescentar uma hora e a Oeste subtrair uma hora .
5.5 - Hora Oficial, Hora Legal, Hora Civil, Hora UTC
Maneiras diferentes de dizer a mesma coisa. As horas que os nossos relógios, computadores de telemóveis marcam.
Tempos houve, alguns bem perto, em que os Relógios de Sol serviam de Hora Padrão para acerto dos Relógios Mecânicos. Hoje, são outras as exigências, e são outras também as referências, nomeadamente o que os cientistas chamam de Tempo Dinâmico, que é medido através do movimento orbital da Terra e outros planetas do sistema solar, ou através das oscilações dos átomos.
5.6- Tempo / Hora Oficial ( UTC / GMT )
Como já podemos concluir, pela discrição que fizemos dos vários tipos de tempos e horas, o tempo foi, ao longo da história, medido de formas muito diferentes e assim continua. Por razões de normalização internacional, cada vez mais exigentes, devido à Globalização da economia , os cientistas têm-se esforçado por conseguir sistemas de medição do tempo cada vez mais rigorosos. Actualmente usa-se, como referência, o Tempo Universal Coordenado - UTC, que se baseia na oscilações dos átomos ( International Atomic Time - IAT), com o qual, obviamente, um simples Relógio de Sol, não pode competir, em precisão, …talvez em beleza e cultura !... 5.7 Leituras da Hora Oficial versus Hora Solar em Portugal
Cmo vimos em 3.0 - Variáveis que condicionam a precisão dos Relógios de Sol , A longitude de uma local é importante na comparação da hora solar com a hora oficial, Assim, em Portugal com valores de longitude, relativamente ao meridiano de referencia ( Greenwich ) , que variam entre os 7 a 9 graus Oeste, temos duas opções :
5.7.1-Relógios sem correcção de longitude
A leitura da hora, neste tipo de Relógios de Sol terá sempre um atraso correspondente à longitude do local onde estiver instalado, na proposrção de 4 minutos por cada grau de longitude (60 minutos / 15 graus), além do desvio diário, resultante da equação do tempo, conforme indicamos em cima. Estes relógios, pela sua simplicidade, são os mais vulgares, mas obviamente os mais trabalhosos, quando queremos comparar horas .
5.7.2 - Relógios de Sol com correcção de Longitude
Mais complexos de excução e por isso mais raros, mas naturalmente de leitura e comparação mais fáceis, entre horas solares e oficiais. apresentam apenas o desvio resultante da equação do tempo. Quando projectados correctamente e bem construidos, este relógios podem ter níveis de precisão dentro de 1 a 2 minutos.
Nota do Blogger:
Esforçamo-nos por fornecer informação simples e acessível, mas verdadeira, por isso se algum leitor descobrir imprecisões, agradecemos que nos informem para correcção.
* Recomendamos:
a) Teoria do Fabrico e Uso de Relógios de Sol de 1678.
A preciosidade que apresentamos em baixo, sobre Relógios de Sol, foi encontrada por acaso, quando procurávamos informação na net. Trata-se, pensamos de uma autêntica relíquia, para quem como nós , gostas destas coisas. OBRIGADO a quem teve o trabalho de querer partilhar o que era seu.
O documento que pode ver, clicando no link, em baixo, é um TRATADO sobre Fabrico e Uso de Relógos de Sol, de 140 páginas, da autoria do matemático Lusitano António Carvalho da Costa, oferecido ao Conde de Figueiró & C. em 1678. Época aurea dos relógios de sol.
Nada melhor para começarmos esta página.
http://books.google.pt/books?id=0Vb1Uq1nsCQC&pg=PA1&lpg=PA1&dq=relogios+de+sol+no+minho&source=bl&ots=aiemPc-z79&sig=KgzgpkxE-jsHM543ybAy3EXI5Hg&hl=pt-PT&sa=X&ei=BY4BUbGoOdC6hAffyYFw&ved=0CEEQ6AEwBDgK
b) Relógios de Sol - Edição dos CTT Correios de Portugal, de 2005 e da autoria de Nuno Crato ( actual ministro da educação ), Metello de Nápoles e Fernando Correia de Oliveira.
c) Medição do Tempo em Torres Vedras - Edição da Autarquia local, da autoria de José Mota Tavares, José Amtónio Madruga e carlos Guardado da Silva.
Trata-se de uma excelente apresentação dos relógios públicos no concelho de Torres Vedras; Solares e mecânicos.
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