Reloj de sol

RELOJ DE SOL

PROPÓSITO

Construir un reloj de Sol para determinar la longitud geográfica de la Ciudad de México así como el Norte-Sur geográfico y la declinación magnética.

INTRODUCCIÓN

Uno de los relojes más antiguos es el reloj de Sol el cual consiste en seguir la sombra proyectada por una barra vertical. En el amanecer la sombra es muy grande pero conforme transcurre el día se va haciendo pequeña hasta llegar al medio día para posteriormente volver a crecer hasta que se oculta el Sol. Con el tamaño de la sombra se puede tener una idea de la hora y por eso se llama a esto reloj de Sol.

            La posición de un punto sobre la superficie terrestre queda definida mediante dos coordenadas llamadas longitud y latitud. La latitud es el Valor de los círculos paralelos al ecuador terrestre y la longitud es el de los meridianos que son los círculos máximos que pasan por los polos. El meridiano cero pasa por Greenwich, Inglaterra.

            De acuerdo al Huso horario que le corresponde a la Ciudad de México su longitud sería de 90 grados. Esto quiere decir que este lugar se encuentra a 90 grados al oeste de Greenwich. Sin embargo este no es el valor exacto; la corrección la haremos en este trabajo.

            Es costumbre dar la longitud en grados. Cada 15 grados de arco corresponden a una hora de tiempo. Esto se obtiene dividiendo 360 grados entre 24 horas.

            Históricamente el reloj de Sol fue útil en la navegación. Estos servían, entre otras cosas, para conocer la longitud geográfica en que se encontraban los navegantes. En un día soleado buscaban la sombra mínima proyectada por una varilla vertical, sabían que cuando esto ocurría eran las12 horas tiempo local. Con la diferencia de hora entre la que marcaba el reloj calibrado en determinado lugar y la hora en que se proyecta la sombra mínima, podían conocer su longitud geográfica.

            La línea de un meridiano no coincide con la de una brújula, es decir, entre la línea N-S geográfica y la N-S magnética hay una pequeña desviación llamada declinación magnética.

            Existen dos días en el año en donde las noches y los días duran lo mismo.  En estos días llamados equinoccios (21 de marzo y 22 de septiembre aprox.) la sombra mínima proyectada por una varilla vertical en el ecuador sería cero, es decir, no proyectaría sombra. Aprovechando estos días se puede calcular la latitud del lugar con relativa exactitud<: el ángulo que forman los rayos del sol con la varilla vertical cuando la sombra es mínima determinan la latitud del lugar.

MATERIAL

Una varilla de madera de 100.5 cm

Una cartulina blanca

Un lápiz Un reloj de pulsera

Un pedazo de hilo

Una regla

Cinta adhesiva

Una brújula

DESARROLLO EXPERIMENTAL

1.- Se coloca la varilla en forma vertical. Esto se puede conseguir colgándola  de algún lugar. Uno de los extremos debe casi tocar el suelo para así poder registrar la sombra.

2.- Debajo de la varilla y sobre el piso se colocará la cartulina para que sobre ella se registren las sombras proyectadas por la varilla durante el día, poniendo especial atención a la sombra proyectada alrededor del medio día.

3.- Se mide la longitud de cada sombra

4.- Coloca una brújula sobre la cartulina, donde comienza la sombra mínima. Con la regla traza la dirección N-S de la brújula, que representará el N-S magnético del lugar. Mide el ángulo entre la dirección de la sombra mínima y la del N-S magnético.

RESULTADOS

Como la sombra mínima indica el N-S geográfico, pudimos hallar esta dirección. Ésta sombra se presentó a las 12 horas con 36 minutos. Como 15 grados equivalen a una hora (60 minutos), los 36 corresponden a 9 grados (esto se puede sacar por una regla de tres).

60 minutos----------------15 grados

36 minutos----------------   X

            Por lo tanto, resolviendo l regla de tres:   X = 9 grados

Así es que la longitud geográfica de la Ciudad de México es de 99 grados y no de 90 grados como se mencionó en la introducción.

            Cuando trazamos el N-S de la brújula y la dirección de la sombra mínima (N-S geográfico),  observamos que no coinciden. Estas líneas forman un ángulo de aproximadamente 7 grados. Esta es la declinación magnética del lugar.

CONCLUSIONES

Al seguir la sombra proyectada por una varilla vertical durante el día, pudimos encontrar la longitud de la sombra más pequeña. Ésta nos sirvió para localizar el N-S geográfico además de sernos útil para calcular la longitud geográfica de la Ciudad de México. Al trazar la línea de la aguja de la brújula a partir de donde se trazó la sombra mínima pudimos encontrar la declinación magnética del lugar. Podemos decir que con un simple dispositivo pudimos encontrar grandiosos datos.

BIBLIOGRAFÍA

Langemann Robert, Ciencias Físicas origen y principios, UTEHA, México, 1968

Allier A., et. Al., Manual de experimentos de astronomía, ENP-UNAM, México, 2003

GLOSARIO

Cenit.- Intersección de la vertical de un lugar y la esfera celeste.

Declinación.- Coordenada celeste que corresponde a la latitud geográfica terrestre.

Equinoccio.- Es cuando la duración del día y la noche es igual.

Huso horario.- Cada uno de las 24 partes de 15⁰ de longitud en que se divide imaginariamente la superficie de la Tierra. Cada parte es recorrida de oeste a este por nuestro planeta en su rotación.