domingo, 1 de noviembre de 2009

HORA SOLAR, HORA LEGAL. – II –

HORA SOLAR, HORA LEGAL. – II –

Reloj de Sol vs Reloj mecánico

Tratando de entender el tiempo.

La intención del post anterior es la de mostrarnos de una manera más explicita, racional o fundada, por que las horas del reloj de Sol usualmente difieren a las horas del reloj de pulsera y no limitarme a decir simplemente que la diferencia que se observa es debido a que el reloj mecánico sigue el movimiento de un Sol imaginario de marcha regular y el sol verdadero lo hace a velocidad variable, adelantándose unas veces y atrasándose en otras. Cómo la curiosidad es el motor de nuestra inteligencia quise recorrer para aquellos más inquietos una posible ruta que nos llevara a descifrar el misterio del Sol medio, de donde salió y su estrecha relación con el Sol verdadero.

También, logramos conocer que este Sol imaginario denominado “Sol Medio” está convenientemente colocado sobre el ecuador celeste y que a demás su desplazamiento diario de Oeste a Este lo realiza a velocidad constante a lo largo del año. Ya que su velocidad de desplazamiento es el valor promedio de duración del día Solar verdadero a lo largo del año, mientras que el Sol verdadero, el que regula directamente nuestras vidas se desplaza sobre la bóveda celeste a velocidad variable y lo hace inclinado sobre el ecuador celeste, por esta dos causas, en determinado momento del año el Sol verdadero se adelanta al Sol medio, en otro se atrasa y en otro se igualan. Debido a estas oscilaciones del Sol verdadero que se coloca a un lado o al otro del Sol medio, nuestro reloj de pulsera no indica la hora registrada por el reloj de Sol aunque hallamos compensado la diferencia horaria entre el meridiano de referencia para establecer la Hora Legal y el meridiano sobre el cual se encuentra el reloj de Sol.

Algo más que averiguamos en el post pasado, es que la diferencia de horas entre el reloj de Sol y el de pulsera se debe a dos causas conjugadas, una de origen geográfico y otra astronómica. La causa geográfica consiste en la diferencia angular entre el meridiano de referencia o el Huso Horario adoptado por el País y el meridiano donde se encuentra el reloj de Sol llevado a horas. La causa astronómica se debe al movimiento anual de Sol por la bóveda celeste.

Nuevamente, al compararse el día Solar medio con respecto al día Sideral, este se atrasa con respecto al tiempo Sideral en 3 minutos 56,5554 segundos cada día. De aquí que si consideramos el día Sideral de 24 horas, el día Solar medio tendrá 24 horas 3 minutos 56,5 segundos y si se toma como base de 24 horas al día Solar medio, el día Sideral tendrá 23 horas 56 minutos 3,4 segundos de duración.

La causa de que el día Solar medio se atrasa con respecto al día Sideral se debe al desplazamiento de la tierra alrededor del Sol.

Estando el centro “O” de la tierra “T1” alineado con una estrella y a su vez con el centro del sol y estos con el meridiano del lugar (línea O-S de la figura 6), en el transcurso de un día sideral la tierra cambia de “T1” a “T2” al desplazarse sobre su órbita, quedando la estrella “E” nuevamente alineada con el meridiano (O’-E), pero debido al desplazamiento, el sol “S” no ha culminado aún y es necesario que transcurra un tiempo adicional para que el ángulo “S-O’-E” se cumpla y el sol llegue al meridiano.


El fenómeno se presenta por que las estrellas están extraordinariamente alejadas de la Tierra y el movimiento de traslación del mundo prácticamente no altera la posición de la estrella en la bóveda celeste, mientras que el Sol está muy cerca y su posición en la bóveda celeste se ve fuertemente afectada por la traslación.

La razón de que no se emplee el tiempo Sideral a pesar de que es constante para el ajuste de los relojes mecánicos se debe al retraso del Sol medio (y por ende el sol verdadero que siempre está cerca del Sol medio) día a día, de manera que al cabo de 6 meses, el reloj de pulsera indicaría el mediodía cuando prácticamente es medianoche pues el Sol verdadero se habría trasladado al otro lado del mundo en su recorrer por la Eclíptica.

El tiempo sideral es empleado en astronomía para indicar las horas de los fenómenos celestes y por facilidad de seguimiento de los astros con los telescopios.

Después de este tortuoso recorrido sabemos de donde sale el TIEMPO MEDIO que es el que regula la marcha de nuestros relojes.

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A partir del 09 de Diciembre del año 2.007 el Ejecutivo Nacional decreta un cambio de Huso Horario, pasando del -4:00 UTC al -4:30 UTC, lo que implicó que nuestros relojes a nivel Nacional fueron atrasados 30 minutos. Aunque la información disponible con respecto a qué meridiano se está tomando la hora oficial es confusa, pues unos dicen que es el meridiano que pasa por Río Chico (-66°) y otros el que pasa cerca de Villa de Cura (-67°:30’). Independientemente del meridiano en cuestión, la hora queda fijada al Huso -4:30, lo que implica que en un caso es necesaria un ajuste adicional para obtener el valor de -4:30 y en el otro no.

Para efectos de cálculo, tomaremos como meridiano de referencia el que pasa por Río Chico el cual se corresponde con el -66° y que el meridiano de Puerto Ordaz donde está el reloj de Sol se corresponde con el -62°:27’. Las mediciones se tomaron el día 2 de Septiembre del 2.009 tal como lo muestra la fotografía siguiente.


La diferencia horaria entre el meridiano de Puerto Ordaz y el de Río Chico es de 3°:33’ (-62°:27’-[-66°]), lo que corresponde en tiempo: 14 minutos con 12 segundos de adelanto.

Como el huso Horario adoptado para regular la Hora Legal en Venezuela es el -4:30’ UTC, el meridiano que le corresponde a ese Huso Horario es -67°:30’ (15° x -4:30’), el meridiano de Río Chico discrepa en 1°:30’ (-66°-[-67°30’]) que llevados a tiempo son 6 minutos de adelanto (1°:30’ x 4 minutos), lo que implica que la diferencia de tiempo entre el Meridiano del Huso Horario y el de Puerto Ordaz es de 20’:12” de adelanto.

Para el 2 de Septiembre, la Ecuación del Tiempo es de +3 segundos aproximadamente, que sumado al tiempo entre meridianos nos da el total de 20’:15”.
Ahora bien, debido a la poca resolución en la graduación de nuestro cuadrante acimutal, a errores de orientación del reloj de Sol con respecto al meridiano de Puerto Ordaz y omitiendo los segundos, podemos ver claramente que la discrepancia observada en la fotografía es de 20 minutos de adelanto del reloj de Sol con respecto al reloj mecánico (sincronizado por el Observatorio Cajigal) es a efectos prácticos idénticos a los 20 minutos calculados.

Para el 20 de Septiembre, la Ecuación del Tiempo es de +6 minutos redondeando, que de acuerdo a lo expuesto anteriormente, el adelanto del reloj de Sol debería ser de unos 26 minutos, 20 minutos que corresponden a la diferencia horaria entre meridianos y los 6 minutos de la Ecuación del Tiempo. La foto siguiente muestra la hora Solar y la hora Legal.


Se puede ver claramente que la sombra del gnomon está muy cerca de las 3 PM mientras que el reloj del celular nos indica 2:34 PM, de manera que la diferencia de horas es de (3h:0m-2h:34m) de 26 minutos, valor conforme a lo esperado.

La fotografía siguiente nos muestra la hora Solar y Legal para el 1 de Octubre del 2.009.


La diferencia en fecha es de un mes aproximadamente con respecto al primer registro, sin embargo podemos apreciar fácilmente que la discrepancia entre el reloj de Sol y el de pulsera es de 30 minutos y podemos notar que la diferencia de 20’ que teníamos en el primer registro del mes anterior no se mantiene aunque el reloj de Sol y el mecánico están exactamente en el mismo lugar.

Lo que ha cambiado entre una fecha y la otra es la posición del Sol verdadero con respecto al Sol medio y la diferencia horaria entre ambos soles es 10 minutos 4 segundos de acuerdo a las tablas que determinan la Ecuación del Tiempo para el primero de Octubre. Nuevamente, si a la diferencia horaria producto de la separación entre los meridianos (20’) le sumamos el valor de la Ecuación del Tiempo para el día en cuestión obtenemos que la diferencia de horas entre el reloj de Sol y el reloj mecánico es de 30 minutos que es lo observado en la fotografía.

Con estos ejemplos, queda claro que la diferencia de horas que normalmente se aprecia entre el reloj de Sol y el mecánico tiene dos orígenes, primero a la distancia angular entre el meridiano del lugar donde está ubicado el reloj de Sol y el meridiano de referencia del País para establecer la Hora Legal y segundo, por la separación que existe para el momento de la medición del tiempo entre los Círculos Horarios del Sol medio y el Sol verdadero, la llamada Ecuación del Tiempo.

En nuestro caso en esta latitud y ubicación, el momento más favorable para que ambos relojes den “la misma hora” sería para el 15 de Febrero, momento en que la ecuación del tiempo es -14:09 minutos, de manera que la diferencia entre los relojes sería de 5 minutos.

Evidentemente la diferencia de horas leídas directamente de los relojes no es exacta a los cálculos debido a varios errores presentes en el reloj de Sol (detalles de fabricación, orientación, resolución, ancho del gnomon, etc), a demás que el reloj digital empleado solo muestra los minutos. Tomando en consideración que sólo empleamos minutos y redondeamos valores, nuestra “incertidumbre” entre lo medido con el reloj digital del celular y lo calculado debe rondar los 2 minutos en el mejor de los casos. No obstante, en minutos los resultados obtenidos son excelentes.

He intentado ser lucido en un tema bastante enredado, teniendo la esperanza que este reporte no los haya confundido más de lo que estaban y que le permita al lector entender un poco mejor lo de la medición del tiempo; que cuando esté frente uno de estos curiosos y hermosos instrumentos Solares sepa la razón del porqué difieren las horas entre su reloj de pulsera y el del reloj de Sol…… En mi opinión, creo que los casos gráficos mostrados tienen la exactitud suficiente para que no queden dudas sobre el origen de la discrepancia entre el reloj de Sol y el reloj que nos da la hora Legal.

2 comentarios:

  1. Buenas tardes,
    me gustaria saber cual es la incertidumbre expandida del calculo de la hora y cuales son los factores que intervienen para el calculo del error. Ya que no puedo entrar en la pag. de la hora legal de Venezuela

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  2. El método que se emplea ni los instrumentos utilizados para determinar la hora no los he tratado en mis publicaciones, allí sólo trato de exponer de manera más o menos racional el fundamento teórico. En este punto no puedo ayudarte y la página del observatorio Cajigal no abre como lo mencionas. Lo que puedo decirte al respecto a modo de curiosidad es que en la época de Andres Bello la duración del día sideral estaba establecida en 23h 56’ 4,09” ¡centésimas de segundo!, de acuerdo a los reportes científicos estaríamos hablando de una incertidumbre mas o menos una centésima de segundo.
    Gracias por la visita al Blog.

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