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20.10.13

Cómo hacer un reloj de sol ecuatorial

Un reloj solar ecuatorial se puede construir con distintos materiales. Por comodidad, se han elegido los siguientes: un envase de un CD, un lapiz, una varilla(lápiz fino, madera,etc), cinta adhesiva, una regla, transportador de ángulos y papel.



1. Hacemos un orificio en el centro del círculo del envase del CD  de tal forma que podamos introducir una varilla y veremos que la cara que contiene la varilla queda inclinada sobre la carátula que servirá de base.

2. En un papel trazamos una circunferencia con el mismo radio que el CD, y lo dividimos en 24 partes de 15º desde su centro. Anotamos las horas desde las 6am a las 6 pm de izquierda a derecha para el arco superior y también de izquierda a derecha para el arco inferior. Lo recortamos por el diámetro y cada parte la pegamos sobre ambas caras de la cara superior(ver vídeo).


3. Debemos conseguir que la varilla forme un ángulo con la base horizontal igual a la latitud de nuestra ciudad o pueblo. 

La varilla siempre debe  estar perpendicular a la cara perforada.

Cálculos:
medimos la distancia desde el centro de la circunferencia hasta el extremo del lado móvil, S, perpendicular a esta, y supongamos que S=7cm.

Si la longitud de la varilla entre las dos carátulas es R, y supongamos que la experiencia se realiza en Madrid, cuya la latitud es 40º:


Tan 40º  = S/R,  R= 7/tan40º = 8,3cm.

Luego la longitud de la variila entre las dos caras debe medir 8,3cm y a la vez ser perpendicular a la cara superior.


4. Con cinta adhesiva fijamos la varilla a la base de la carátula.

5. Orientamos el reloj con la varilla(Gnomon) apuntando hacia el norte geográfico(estrella Polar) con la ayuda de una brújula. Esta indica en norte magnético, que no coincide con el norte geográfico, por lo que no es exacto, aunque para Madrid, nuestro caso la diferencia o declinación mágnética es de 1º, por lo que la brújula sirve,  y en general para España). Un método casero, sería observar y marcar la sombra de un palo alrededor del mediodía y la sombra más corta nos dará el norte geográfico.

Observaciones

Este reloj tiene dos caras, la superior para primavera-verano y la inferior para otoño-invierno.

Durante los equinoccios de otoño y primavera el reloj no marca hora, pues los rayos solares llegan paralelos al plano de la carátula inclinada.
La hora marcada, para el caso de Madrid, será una hora más en invierno y dos horas más en verano.

De esta forma hemos conseguido que el plano del dial sea paralelo al Ecuador y la varilla paralela al eje de rotación de la Tierra. La varilla vertical sobre el plano horizontal se ha inclinado un ángulo igual a la colatitud, 50º en nuestro caso.

Resumiendo, es como si nos hubiesemos trasladado a un punto sobre el Ecuador.


En la figura se observa que la latitud(ángulo amarillo) se puede hallar como arcotangente del cociente entre la sombra de un palo vertical y  su altura, siempre durante los equinoccios. También vemos que para que el palo de la figura coincida con el eje de rotación, debemos inclinarlo un valor igual a la colatitud(90º-latitud).



Vídeo: Ver

Nota:  la hora oficial no coincidirá con la del reloj solar debido a varios factores, tales como la ecuación de tiempo(diferencia entre la hora solar media y solar verdadera), la diferencia de longitud entre el huso horario y la longitud del lugar, y el adelanto o retraso de la hora del país(horario de verano e invierno)