Construcción de un reloj de sol ecuatorial

Introducción

El objetivo del Grupo de Extensión Científica del IMAFF en la VI Feria Madrid por la Ciencia ha sido la difusión de la labor que el CSIC realiza para comunicar los mundos de la investigación y la enseñanza. Para ello, se dio a conocer al público asistente el proyecto Iniciación a la Ciencia (fruto de un convenio entre el CSIC y la Comunidad de Madrid), que consiste, principalmente, en llevar a cabo un plan de formación permanente del profesorado de las primeras etapas educativas.

Fundamento científico

El planeta Tierra es como un reloj de sol gigante. En nuestro modelo, el marcador horario funciona como el ecuador terrestre, y el gnomon, como el eje de rotación. El ángulo de inclinación del gnomon coincide con la latitud de Madrid (40° N). Debido a que el eje de rotación terrestre está inclinado respecto al plano de la órbita que dibuja la Tierra en su recorrido alrededor del Sol (movimiento de traslación), sus rayos no inciden por igual en Madrid durante todo el año. Hay veces que los rayos inciden por encima del reloj (primavera, verano) y otras por debajo (otoño, invierno). Se puede descargar este modelo de nuestra página web para poder hacerlo en casa o bien obtenerlo a partir de la siguiente página. En formato PDF (93Kb)Desarrollo
La actividad consiste en la construcción de un reloj de sol ecuatorial a través de un recortable en cartulina. Seguidas las instrucciones de montaje y situado el reloj en un lugar soleado, se orienta el gnomon al norte. Para leer la hora, hay que fijarse en la sombra que proyecta el Sol en la cara correspondiente del reloj (cara de primavera y verano/cara de otoño e invierno) y añadir a la hora marcada una hora, si es otoño o invierno, y dos horas, si es primavera o verano.
El reloj de sol: instrucciones para su montaje
Recorta la página 1 de la cartulina por la línea de puntos más gruesa
Dobla la cartulina recortada por la línea de puntos más fina
Pega la zona que se indica como «pegar por detrás» para conseguir mayor estabilidad en el reloj
Apoya la figura construida en una superficie horizontal, como indica el dibujo
Recorta la línea negra continua que va a servir para introducir el marcador de las horas
En la página 2 de la cartulina recorta el cuadrado en el que se señalan las horas y dóblalo por la mitad
Introduce el cuadrado doblado en la ranura que ha quedado como resultado del corte de la línea negra. La cara de verano y primavera debe mirar al norte, mientras que la de otoño e invierno ha de quedar mirando al sur. Las 12 han de coincidir con la ranura
Instrucciones para leer la hora
Con el reloj tal y como ha quedado construido, sitúate en un lugar soleado. Para que el reloj marque la hora correctamente, se debe orientar el gnomon en dirección al norte, como indica el dibujo, para lo cual puedes utilizar la brújula. En caso de estar en primavera o en verano, la sombra del gnomon se proyectará en la superficie norte del reloj, señalada como cara de primavera-verano. En caso de estar en otoño o invierno, la sombra del gnomon se proyectará en la superficie sur del reloj, señalada como cara de otoño-invierno.Para leer la hora, fíjate en la sombra que proyecta el gnomon en la cara correspondiente del reloj. La hora viene marcada por el borde de la sombra. Para que la hora solar coincida con la hora oficial, en invierno has de sumar una hora a la que leas en el reloj de sol; en verano has de sumar dos horas. Así, cuando en invierno sean las tres de la tarde en tu reloj de pulsera, el reloj de sol marcará las dos; cuando en verano sean las tres de la tarde en tu reloj de pulsera, el reloj de sol marcará la una.
Cómo funciona el reloj de sol
Hace muchos, muchos años, nuestros antepasados ya querían organizar sus vidas en torno al paso del tiempo. Para ello, tras muchas y largas observaciones y razonamientos, construyeron los primeros relojes de sol. Hay varios tipos de relojes de sol, pero uno de los más sencillos es el nuestro: el reloj de sol ecuatorial. Para comprender el funcionamiento de este tipo de relojes, es necesario saber que la Tierra es redonda y gira sobre sí misma, movimiento conocido como rotación terrestre.
El tiempo transcurrido entre un mediodía y el siguiente define la duración del día solar. Este giro se realiza en torno al eje de rotación, que atraviesa el planeta desde el polo Norte hasta el polo Sur. El eje de rotación está inclinado unos 24° respecto al plano de la órbita que dibuja la Tierra en su recorrido alrededor del Sol. Este recorrido es el movimiento de traslación, que dura 365 días y un cuarto de día. El eje terrestre está orientado al norte, y como el gnomon del reloj de sol es paralelo a él, se debe orientar también al norte, como indica el dibujo. Pero para situar el gnomon paralelo al eje de la Tierra, es necesario conocer la latitud a la que nos encontramos (40° N en Madrid). Esta latitud puede ser norte, si nos situamos al norte del ecuador, o sur, si nos encontramos al sur del mismo. En otoño y en invierno se verá la hora por la cara sur del marcador horario, y en primavera y en verano, la hora se leerá por la cara norte. Como muestran las ilustraciones, debido a que el eje de rotación de la Tierra está inclinado, los rayos del sol no inciden por igual en Madrid (donde está nuestro reloj) durante todo el año. Hay veces que los rayos llegan por encima del reloj (en primavera y verano) y otras por debajo (en otoño e invierno). En los equinoccios, los dos momentos del año en que el día y la noche tienen la misma duración (en marzo hacia el 21 y septiembre hacia el 22), no se puede leer el reloj de sol porque los rayos llegan paralelos al ecuador y, por tanto, al plano del marcador horario.