Reloj de sol

Reloj de sol en St. Rémy de Provence.

El reloj de sol o reloj solar es un instrumento usado desde tiempos muy remotos con el fin de medir el paso de las horas, minutos y segundos ( tiempo). En castellano se le denomina también cuadrante solar. Emplea la sombra arrojada por un gnomon o estilo sobre una superficie con una escala para indicar la posición del Sol en el movimiento diurno. Según la disposición del gnomon y la forma de la escala se pueden medir diferentes tipos de tiempo, siendo el más habitual el tiempo solar aparente. La ciencia encargada de elaborar teorías y reunir conocimientos sobre los relojes de sol se denomina gnomónica.

Historia

Los inicios documentados

Reloj de sol portátil egipcio.

La división del día en 24 horas, así como también el año de 365días, se lo debemos a los antiguos egipcios. Es posible que el sistema de horas se estableciera en aquellas sociedades por motivos religiosos, pues la palabra egipcia correspondiente a hora equivalía también a "deber sacerdotal", palabra de la misma raíz que "vigía de las estrellas" (o vigía del tiempo). Estos vigilantes de las estrellas desempeñaban sus deberes sacerdotales anotando la aparición de los decan (determinadas estrellas o constelaciones) en el horizonte oriental. Dividían la noche en doce horas, de intervalos iguales, señalándose cada hora por la aparición del decan correspondiente.

Los conocimientos astronómicos de los egipcios les permitió orientar la pirámide de Keops, c. 2550 a. C. mediante referencias estelares. Mil años después, en la época del faraón Tutmosis III (c. 1500 a. C.), se diseña un instrumento denominado sechat; se trata de un pequeño reloj solar para medir el tiempo mediante la longitud de las sombras, que constaba de dos piezas prismáticas, pétreas, de unos tres decímetros de longitud, situadas perpendicularmente, donde una tenía marcadas las horas y otra servía de aguja. Debió ser un instrumento muy popular entre los sacerdotes egipcios, pues, por sus dimensiones, cabe que fuese un instrumento portátil.

Hacia 2400 a. C. los escribas sumerios ya utilizaban un calendario: dividieron el año en 12 partes, también dividieron el día, y lo hicieron siguiendo el mismo patrón de divisiones. Su año constaba de 12 meses y cada uno de ellos de 30 días. Sus días constaban de doce danna (cada danna duraría dos de nuestras horas) de 30 ges cada uno (cada ges duraría 4 de nuestros minutos).

La mayoría de los instrumentos empleados en la Antigüedad no eran portátiles. En Mesopotamia encontramos los zigurats, que eran construcciones con peldaños en los que se podían visualizar las horas mediante el conteo de los peldaños que estaban oscurecidos por la sombra de sus propios bordes. La primera referencia literaria conocida a un reloj de sol es el famoso Cuadrante de Achaz hacia el siglo VII a. C.

La Época grecorromana

La percepción acerca del tiempo de la sociedad griega del siglo V a. C. resulta patente de la lectura de varios escritores griegos y romanos de la época que describen, y dan referencias, de instrumentos identificados como los primeros relojes de sol. El autor griego más antiguo, y tal vez más importante, ha sido Heródoto de Halicarnaso ( 484- 426 a. C.), que hace una pequeña reseña en su Historia (II, 109, 3) a los conocimientos griegos del tiempo, diciendo que adquirieron la división del día en doce partes de los babilonios.

Por lo tanto el sistema horario de los griegos era temporales: con ello se quiere decir que la hora se entendía como la doceava parte del arco diurno recorrido por el Sol, pero como tal arco varía a lo largo del año, la hora también varía. Por esta razón a este sistema se le denomina también de horas desiguales. Los romanos, a su vez, heredaron este sistema de división del día de los griegos.

Plinio el Viejo (ca. 23-79) en su Historia Natural (Libro XXXVI, Capítulo XIV) relata la historia del reloj que el emperador Augusto hizo construir en el Campo de Marte, aprovechando un obelisco egipcio del faraón Psamético II, el denominado Reloj Solar de Augusto.

Al obelisco que está en el Campo de Marte, el divino Augusto le atribuyó la admirable función de medir la sombra proyectada por el Sol, determinando así la duración de los días y las noches: hizo colocar placas que estaban en proporción respecto a la altura del obelisco, de manera que en la hora sexta del solsticio de invierno la sombra fuese tan larga como las placas, y disminuyese lentamente día a día para volver a crecer siguiendo las marcas de bronce insertadas en las piedras; es un aparato que merece la pena conocer y que debe su existencia al insigne matemático Facundo Novio. Éste añadió, sobre el extremo, una bola dorada que proyectaba una sombra definida, porque si no el extremo puntiagudo del obelisco hubiera arrojado una sombra imprecisa (se dice que tomó la idea de la cabeza humana). Al cabo de treinta años estas medidas se hicieron erróneas. No se sabe la causa: quizás el curso del Sol no ha permanecido igual, o ha cambiado por algún motivo astronómico, o porque toda la tierra se ha movido o simplemente porque el gnomon se ha movido debido a sacudidas telúricas, o porque las avenidas del río Tíber han provocado un descenso del obelisco.

A finales del siglo I a. C. y reinando ya en Roma el emperador Augusto, un ingeniero militar llamado Marco Vitruvio Polión escribió el único tratado sobre arquitectura que, de la antigüedad, haya llegado hasta nosotros. Se sabe que fue arquitecto en Roma, donde construyó y dirigió diversas obras, entre ellas la Basílica de Fanum. El tratado está dividido en diez libros y se titula De Architectura. Los primeros siete libros tratan de arquitectura, el octavo de construcciones hidráulicas, con especial aplicación a los métodos para alumbrar y conducir el agua, el noveno trata de la gnomónica y el décimo de la maquinaria. En el Libro IX, Capítulos VIII-IX describe un método geométrico para diseñar relojes de sol denominado analema. El autor no se atribuye la invención de este método, sino que lo asigna a los que él denomina como sus maestros.

Época medieval

En los primeros siglos de la era cristiana, la gnomónica, débilmente iluminada por los estudios de la astronomía helénica, entra en una decadencia que caracteriza a toda la ciencia de la Europa cultural y económica del medioevo. Son pocos los elementos (sobre todo arqueológicos) que podemos encontrar: apenas existen escritos que muestren nuevos avances.

Aunque en este periodo la medida del tiempo interesaba poco a la población general, tampoco existen descripciones científicas precisas. No obstante, como rarezas de la época, se encuentran los agrimensores Beda el Venerable e Higinio Gromático ( siglo II).

Paladio en el siglo IV escribe una obra denominada Re Agrícola compuesta de catorce libros, divididos de tal forma que cada libro corresponde a las tareas agrícolas típicas de cada mes. Al final de cada libro pone una especie de tabla que denomina horologium típico del mes en cuestión. En dicho horologium indica la longitud de las sombras en pies para cada hora durante los días del mes en cuestión. Indica así el uso que se hacía del cuerpo humano para substituir a los relojes de sol. En gnomónica se les denomina reloj de pie.

En el siglo VII tomaron relevancia las órdenes benedictinas. En el año 529, el fundador de esta orden religiosa, san Benito, prescribe desde su monasterio unas Reglas precisas por las que todos los monjes benedictinos de Europa deben regirse. Ya desde sus orígenes, la Iglesia Católica quiso santificar determinadas horas del día con una oración común. San Benito denominó a estas horas de rezo " horas canónicas", y así se haría desde el siglo VI. El nombre proviene de las normas o cánones proporcionados por la Iglesia.

La gnomónica de estos siglos derivó a la construcción de relojes de misa o relojes de horas canónicas, en ellos se indicaban las horas de rezo. Estos relojes se encuentran ubicados generalmente en las fachadas meridionales de iglesias o monasterios.

En este oscuro periodo medieval, en el que la gnomónica "oficial" era la impuesta por la Iglesia Católica, mediante el uso de las horas canónicas, existieron autores innovadores como Cayo Julio Solino que en el siglo IV escribió un libro titulado Tractatus de umbra et luce (‘Tratado de la sombra y la luz’) que mantiene el enlace de conocimiento de la cultura grecolatina. Existe también otro oscuro autor del siglo VI, Antemio, al que se le atribuye el códice titulado Problema Sciatericum.

Ya a comienzos del siglo I los estudios realizados acerca de las obras Vitruvio y Ptolomeo permiten reconocer por primera vez que hay dos parámetros importantes para el diseño de un reloj de sol:

  • La latitud geográfica, que determina el lugar geográfico de la Tierra donde se instalará el reloj. Esto da pie a pensar que estos autores sabían que la Tierra no es plana, pues la determinación de su valor depende de la distancia angular de la ubicación del reloj con respecto al ecuador terrestre, y que fue determinada en la antigüedad observando la duración del día y la longitud de la sombra equinoccial del gnomon al mediodía (umbra gnomonis aequinoctialis); ambas funciones determinan de forma unívoca la latitud geográfica.
  • La oblicuidad de la eclíptica; parámetro que no dependía de la ubicación geográfica del reloj solar y del que se suponía erróneamente que era una constante invariable en el tiempo. Eudemus de Rodas ( 320 a. C.) fue el primero en observar (que no medir) la oblicuidad de la eclíptica. Los astrónomos posteriores determinaron su valor en 1/15 de un círculo, e Hiparco de Nicea adoptó un mejor valor de 11/83 partes del semicírculo. El primero de los valores es el que emplea Vitrubio en la construcción de su analematos.

Auge árabe

En el siglo IX entra en escena la astronomía árabe. El califato de Al Mamun marca el comienzo de una intensa actividad cultural que continuaría en siglos sucesivos con autores como Averroes, Thabit Ibn Qurrá (826-901), Costa Ebn Luca, Abulphetano, Hazemio, Al-Biruni (973-1048). Mientras la Europa cristiana de la época seguía la obra del venerable Beda, los árabes tenían una actividad intelectual muy agitada continuada a partir de la destrucción de la Biblioteca de Alejandría. Es sólo a partir del siglo X cuando en Europa se empieza a ver tímidamente la inmensa labor recopilatoria del conocimiento antiguo realizada por los árabes.

Los relojes árabes de esta época medieval eran todos, por lo menos en su gran mayoría, planos, denominados al-basit (‘superficie plana’), construidos en mármol (Ruchâmet), o en placas de cobre. Todos ellos sin inclusiones de elementos esféricos, y con indicación de la dirección del santuario de la Kaaba en La Meca, debido al precepto religioso de rezar con el rostro dirigido a ese lugar independendiente del lugar en el que se hallara ubicado. Tal dirección se denomina Al Qibla. Todos ellos con curiosas curvas para los rezos cotidianos.

En el año 1000 en España se emplea por primera vez el Quadrans vetus cum cursorem del que se desconoce el inventor. Pero este cuadrante será la primera avanzadilla de los instrumentos de navegación que emplee Cristóbal Colón.

Fue Ermanno Contratto (1013-1054), matemático alemán conocedor del idioma árabe, el que escribe el primer tratado sobre el astrolabio cerca del año 1026 conservando algunas de las terminologías árabes. En este libro De mensura astrolabii líber se encuentran algunas indicaciones para realizar el reloj de pastor. En el terreno de la gnomónica la traducción de dos códices árabes fue el punto de traspaso cultural más importante.

En España, el Rey de Castilla y León Alfonso X apodado "el Sabio" (1224-1284) reúne en la ciudad de Toledo un numeroso grupo de astrónomos cristianos, griegos, hebreos y árabes. Con esta mezcla de sabios pudo traducir al latín gran parte de las obras escritas en árabe. De esta manera se abrirá aún más la puerta del saber árabe de los siglos anteriores a Europa. Ni que decir tiene que este fenómeno permitió a la gnomónica europea salir del oscurantismo medival en que se hallaba inmersa. De todas formas esta absorción fue lenta.

A comienzos del siglo XIV aparecen unos instrumentos mecánicos capaces de medir regularmente el tiempo a lo largo del día. De esta forma en el año 1386 se coloca un reloj en la Catedral de Salisbury y en 1400 durante el reinado de Enrique III "el doliente" se instala en Sevilla, en la torre de la iglesia de Santa María, el primer reloj mecánico con campanas.

Renacimiento

En el siglo XV cabe destacar en Europa el esfuerzo inmenso de divulgación que existió en el campo de la Gnomónica. En este terreno cabe destacar en España al arquitecto y matemático Tomás Vicente Tosca.El reloj de sol fue uno de los primeros instrumentos que existieron para medir el tiempo.

En las colonias europeas de América también se construyeron muchos relojes de sol, algunos de los cuales todavía se conservan. En el caso de la zona Intertropical hay que construirlos con un doble disco horario, como el que se ve en la imagen: el disco que queda hacia el sur (el que aparece en la foto) se emplea durante una parte del año (de agosto a abril) y el disco del otro lado, que mira hacia el norte se usaría el resto del año, cuando el sol se encuentra entre la latitud de La Asunción ( Isla de Margarita, Venezuela) y el trópico de Cáncer. Dos días al año, a fines del mes de abril y a comienzos de agosto, el sol pasa por la vertical del lugar (el cenit) y entonces, como es lógico, pueden verse las horas en ambos lados.

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