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 Construya un Reloj Solar

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MensajeTema: Construya un Reloj Solar   Jue Sep 20 2007, 16:42

El reintegrar a la vida un objeto que ha sido relegado al pasado, para exhibirlo en un marco moderno de extraordinario atractivo, es algo que le agrada a todo propietario que desea impartirle a su vivienda un verdadero toque de distinción. El reloj de sol, por su gran significado histórico y sus singulares cualidades decorativas, resulta ideal para este propósito.
La construcción del reloj solar no es en realidad complicada, amén de que permite el uso de casi cualquier material aprueba de intemperie. El cuadrante puede recortarse de plomo, cobre o linóleo; montarse en un pedestal de madera, acero o concreto, o bien instalarse verticalmente en una pared. Si lo desea, el cuadrante vertical puede pintarse directamente en la pared; asimismo, el de tipo horizontal puede imprimirse sobre concreto fresco; hacerse con diferentes grupos de mosaicos, y hasta sembrarse para darle la forma con flores. Así pues, el campo en cuanto a materiales, diseños y tamaños, es ilimitado.
El factor primordial al construir un reloj solar que realmente funcione consiste en trazar el cuadrante en sí. Esta operación varía de acuerdo con la latitud particular de su casa, y su longitud en relación al meridiano de la hora standard. Probablemente deseará usted incorporar la corrección necesaria en el cuadrante, a fin de que su lectura concuerde lo más posible con la hora local.
Antes de comenzar la verdadera selección y trazado de un reloj solar, es conveniente primero conocer sus principios de funcionamiento. Estos se explican mejor mediante el cuadrante ecuatorial, así llamado porque la placa del mismo está en el mismo plano que la línea ecuatorial terrestre. Ese es el tipo de cuadrante más sencillo, y aquél en el cual se basan todos los otros cuadrantes. El gnomon, una varilla delgada que proyecta una sombra sobre la placa del cuadrante ecuatorial; actúa exactamente igual que un asta de bandera en el polo norte; esto es, a medida que la tierra gira, el sol del verano proyecta la sombra del asta a través de un círculo completo en cada período de 24 horas. Como el círculo es de 360 grados, cada segmento de 15 grados en el círculo equivale a una hora. El cuadrante ecuatorial, que se hace fácilmente como muestran los detalles de la Fig. 3, proporciona una lectura bastante precisa. Sin embargo, su única objeción es que solamente marca las horas de marzo a septiembre en el hemisferio septentrional. Los cuadrantes horizontal y vertical declinantes son algo más complicados, pero en cambio marcan las horas los 365 días del año.


Dos correcciones son necesarias para que su reloj indique la hora con precisión. La primera es la corrección diaria que permite variar la longitud del día real con la del día de 24 horas, de uso civil. Esta variación alcanza un máximo de 16 minutos, como lo indica la tabla en la parte superior derecha de esta página. Si lo desea, incluya una escala en el cuadrante ecuatorial, con el fin de que pueda efectuar esa corrección.
La segunda corrección es imprescindible para que el mediodía local (la hora del día en que el Sol se halla en el punto más alto del horizonte) coincida con el mediodía correspondiente ala hora standard. La necesidad de esta corrección se hace evidente al tomar en consideración el hecho de que las zonas de la hora standard están basadas en la hora del Sol, o local, del meridiano más próximo. Así, pues, a menos que usted habite en el mismo meridiano, la hora del Sol que aparece en el cuadrante estará atrasada si el sitio se halla al oeste del meridiano; o adelantada si se encuentra al este de esa línea. Para compensar la diferencia de tiempo, localice su situación en un mapa al medio grado más próximo (30 min.) de longitud. Entonces, determine la diferencia entre su longitud y la de su meridiano de hora standard.

Cada grado de diferencia equivale a 4 minutos de variación en la hora. Por lo tanto, si usted se halla 3 grados al oeste del meridiano del tiempo; será necesario que añada 12 minutos a la hora del cuadrante, a fin de obtener la hora standard. Pero si usted se encuentra a la misma distancia al este del meridiano, tendrá entonces que restar 12 minutos. Esta corrección es la misma todo el año, y puede incluirse permanentemente en el reloj solar.
Su huso horario se determina por los siguientes meridianos: (En los EE.UU.) Hora Standard del Este, 75 grados 0.; Hora Standard Central, 90 grados 0., Hora Standard de la Montaña, 15 grados 0.; Hora Standard del Pacífico, 120 grados 0.

El método más sencillo para encontrar la línea del meridiano local, que es la base del reloj solar, se ilustra claramente en la Fig. 2. Primero, busque la corrección de la hora standard, como se menciona en el párrafo anterior, y compruébela con la tabla, con objeto de encontrar la corrección diaria. A continuación, ponga su reloj de pulsera, o de bolsillo, en la hora precisa. El próximo paso consiste en colocar un tablero y una plomada de suspensión libre, Fig. 2, en el lugar donde usted piensa instalar el reloj solar. La sombra que proyecta el hilo de la plomada sobre el tablero le indicará el mediodía local, cuando su reloj de pulsera, o de bolsillo, marque las 12 del día, añadiendo o substrayendo las dos correcciones. Observe el ejemplo en la Fig. 2.
El trazado y construcción de un reloj solar ecuatorial se detallan en la Fig. 3. Tal como se muestra en el grabado superior, primero se establece la línea del mediodía, y las líneas de las horas se trazan a intervalos de 15 grados, en ambas direcciones desde de la línea del mediodía. Cada hora se divide en segmentos de 15 minutos, los cuales, a su vez, se marcan en divisiones de 5 minutos. Si la placa del cuadrante se monta sobre una pieza de respaldo, a fin de que pueda hacerse girar ligeramente, será posible marcar una escala de corrección diaria fuera de la cara del cuadrante, y la placa del cuadrante ajustarse cada día para incorporar la corrección. La escala se gradúa en intervalos de 4 minutos para indicar un máximo de 16 minutos, más o menos.

La base del estilo marca las horas matutinas en el cuadrante de este bello reloj solar, foto superior, que tiene una declinación de varios grados al este

Aunque el cuadrante puede ser de cualquier diámetro deseado, uno de 71/2" resulta conveniente. Este tamaño hace que los segmentos de las horas sean de aproximadamente una pulgada (2.5 cms.) de longitud, facilitando además marcar las divisiones de los minutos. El gnomon debe ser un trozo recto de varilla delgada, preferiblemente de latón o aluminio, montado verticalmente en el mismo centro del cuadrante.

El tablero nivelado que se usó para hallar la línea del mediodía local puede emplearse como base del cuadrante, o confeccionarse una base de repuesto de material más sólido. Esta última, como es natural, debe colocarse y marcarse cuidadosamente para tener la seguridad de que quede nivelada en ambas direcciones y que la línea del mediodía sea exacta. Tal como se indica en el detalle inferior de la Fig. 3, la línea del mediodía en el cuadrante debe alinearse con la línea del mediodía local, con el gnomon apuntando hacia el norte. El ángulo de la placa del cuadrante a la base, que es horizontal, debe ser de 90 grados, menos el grado de latitud. Este arreglo, por lo tanto, inclina al gnomon hacia el norte en un ángulo al horizonte igual al grado de latitud. Observe que esto corresponde con el diagrama de la Fig. 1. Si se instala cuidadosamente y se gradúa con exactitud, debe esperarse que el cuadrante marque la hora con una diferencia de dos minutos, más o menos.
De los diversos tipos de relojes solares que marcan la hora el año entero, el tipo de cuadrante horizontal es el más popular y el que con más frecuencia aparece instalado sobre una columna de concreto en plazas y jardines. Otro tipo algo similar, concebido para montarse en la superficie de paredes exteriores, se conoce con el nombre de cuadrante vertical declinante.
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MensajeTema: Re: Construya un Reloj Solar   Jue Sep 20 2007, 16:47



El cuadrante horizontal, que se detalla en la Fig. 4, siempre requiere el mismo trazado, sin importar que la forma de su placa sea redonda, cuadrada, hexagonal o de cualquier otro diseño geométrico. El popular modelo redondo montado sobre una columna de concreto, aparece en la foto inferior de la Fig. 4.
Observe que el esquema de la línea de horas, en la Fig. 4, comprende dos dimensiones críticas: las longitudes de las líneas A y B. El primer paso consiste en decidir la longitud para la línea A, determinando ésta por el tamaño del cuadrante que usted desea hacer. Luego, al igual que en el detalle A, use la línea A como un diámetro y trace un semicírculo. Desde un extremo del semicírculo, trace una línea perpendicular a la base, A. A continuación,.utilizando el grado de latitud como el ángulo, trace hacia adentro la línea B desde la base de la perpendicular. El largo de la línea B se determina midiendo desde la base hasta donde la línea interseca el arco del semicírculo.

En el esquema de la línea de horas, la línea A forma una porción de la línea del mediodía local. Desde el extremo superior de la línea A, la línea E se traza en ángulo recto a cada lado. La línea E-E forma la línea de las 6:00 en el reloj. Empleando los extremos de la línea E-E y el extremo inferior de la línea A como puntos de referencia, trace tres lados de un rectángulo perpendicular a las líneas de referencia, tal como se indica. Extienda ambos extremos de la línea E-E una distancia igual a la línea A, a fin de establecer un punto en ambos lados del rectángulo para trazar las líneas de las horas. Extienda el extremo inferior de la línea vertical A una distancia igual a la línea E, con objeto de trazar las líneas de las horas en el fondo del rectángulo.
La corrección de la hora standard debe incorporarse en el cuadrante horizontal en esta etapa del trazado. Tanto la línea del mediodía como las dos líneas de las 6.00 se mueven en la forma que indica la letra X en el detalle. El ángulo X es igual al número de grados requeridos para efectuar las correcciones necesarias de acuerdo con la hora standard local, tal como se mencionó anteriormente. En el ejemplo de la Fig. 4, la colocación del cuadrante queda al oeste del meridiano, por lo que el tiempo se añade. Por otra parte, si el cuadrante estuviera al este del meridiano, la corrección X debe hacerse en la dirección opuesta.

Luego, usando como base la línea del mediodía y las líneas de las 6.00, en su nueva posición, trace hacia adentro líneas a intervalos de 15 grados. Marque los lados del rectángulo en los puntos que las líneas los intersecan. Desde el extremo superior de la línea A, en el punto donde la línea E-E la interseca, trace líneas hasta las marcas a lo largo de los lados del rectángulo, a fin de formar las líneas de las horas.

El estilo se recorta como lo indica el detalle E, siendo su ángulo igual al grado de latitud. El ápice del ángulo del estilo apunta hacia el sur, o hacia la parte superior de los trazados que aparece en los detalles, y está situado en la intersección de las líneas A y E-E. El estilo debe ser de material delgado, o ambos lados de su borde superior deben biselarse con sumo cuidado para que proyecte una sombra precisa. El estilo ya terminado se monta directamente sobre la línea del mediodía local.
El cuadrante vertical declinante, que se detalla en las Figs. 6 y 7, ha sido concebido para instalarse en cualquier pared exterior cuyo frente quede en dirección sur. El ángulo de declinación es el ángulo que la pared se desvía del sur. De no existir ángulo de declinación; es decir, si el frente de la pared queda directamente al sur, el cuadrante debe trazarse casi de la misma manera que el cuadrante horizontal. La única diferencia entre los cuadrantes horizontal y vertical, en este caso, sería el uso del grado de latitud al determinar la línea E, como en la Fig. 6, detalle A.
Para confeccionar el cuadrante vertical declinante es necesario primero encontrar el ángulo de declinación. Esto se hace como en la Fig. 5: usando un tablero nivelado y una plomada que proyecte una sombra de la línea del mediodía. Emplee el mismo método para hallar la línea del mediodía, ya mencionada en la Fig. 2, excepto que en este caso el tablero se monta contra la pared en vez de colocarlo de cara al sur. Una vez que la sombra de la línea del mediodía se proyecte sobre el tablero, trace hacia adentro la citada línea y trace una línea en ángulo recto a la pared para que toque con la línea del mediodía en el borde exterior del tablero. El ángulo formado por la línea del mediodía y la perpendicular es el ángulo de declinación.
Las longitudes de las diversas líneas necesarias para trazar el cuadrante vertical declinante se calculan tal como indican los detalles superiores de la Fig. 6. El seguir cuidadosamente los detalles A a E, en orden cronológico, le permitirá determinar el largo de las líneas para el trazado, así como el ángulo del estilo. Aquí de nuevo, el largo opcional de la línea A determina el tamaño del reloj solar. Primero, trace la línea A al largo definitivo, y usando éste como un diámetro, trace un semicírculo. Luego, trace hacia adentro la línea E, como indica el detalle A. Después de medir el largo de la línea E, utilícelo como un diámetro y trace otro semicírculo. En este caso, use el ángulo de declinación para hallar la longitud de la línea C, como en el detalle E. Para encontrar el largo de la línea D, use el semicírculo que tiene la línea A como base, y trace hacia adentro una perpendicular en un extremo de la base. Después, usando el ángulo de declinación, encuentre el largo de la línea D, detalle C. El detalle D muestra cómo la línea A se convierte en la base de un triángulo recto, teniendo el grado de latitud como ángulo conocido, para determinar el largo que le corresponde la línea F.

El ángulo del estilo se determina mediante las líneas A y C, como en el detalle E, y el estilo en sí se hace como se indica en el detalle F. La longitud del estilo es opcional, y su base se monta a lo largo de la línea E para que el ápice del ángulo del estilo quede en el punto F. Una vez determinadas las longitudes de las líneas, el trazado se hace como en la Fig. 7. Se emplea casi el mismo procedimiento que para el trazado del cuadrante horizontal. Observe que la línea del mediodía se localiza trazando la línea D en ángulo recto al extremo inferior de la línea E. La línea D se traza a la izquierda de la línea E, para el cuadrante que declina al oeste. Si el cuadrante declina al este, como sucedería si se montara en una pared similar a la de la Fig. 5, sería necesario añadir la línea D a la derecha de la línea E.
La línea E se extiende por debajo de la base del trazado rectangular, una distancia igual a la línea C. Acto seguido, se traza una línea entre el fondo de la línea C y el extremo de la línea del mediodía. Las líneas de las horas, desde el mediodía hasta las 5:00 p .M., se trazan a intervalos de 15 grados desde de esta línea. Llegado este momento, el ángulo G se mide tal como se indica, y se transpone hacia los lados derecho e izquierdo del trazado, con objeto de determinar las líneas de las 6:00 A.M. y 6:00 P.M. La corrección de la hora standard también puede agregarse en este momento. Esta operación se efectúa de manera similar a la ilustrada en el trazado de la línea de horas en la Fig. 4, ángulo X, ajustando todas las líneas de las horas de igual forma que para el cuadrante horizontal.
El resto de las líneas de las horas se trazan usando líneas de las 6:00 como bases. Después de trazar todas las líneas de las horas hasta el punto central, F, el esquema se invierte para disponer la línea del mediodía en posición vertical. El trazado final aparece en la Fig. 6, detalle G.
Al montar el cuadrante vertical declinante en una pared, use una plomada para asegurar la perpendicularidad del mediodía.
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