Instrumentos Astronómicos Antiguos I

EL GNOMON

Es el instrumento más sencillo conocido de la antiguedad. Consiste en una vara plantada verticalmente sobre una superficie horizontal. Este instrumento fue practicamente usado por todas las culturas del mundo. Pues su sombra, especialmente el seguimiento de esta, guarda mucha información sobre nuestra ubicación, los movimientos del Sol y la Tierra entre otros.

Una sombra es la ausencia de luz directa que se produce sobre una superficie, cuando entre la fuente y la superficie se interpone un objeto. En nuestro caso, el foco es el Sol, y la sombra es la del gnomon, aunque deformada. Su tamaño depende de las posiciones del foco (Sol), de la superficie y del objeto (gnomon) interpuesto. Si se mueve el foco de luz, también se mueve la sombra proyectada. Es esta característica la que nos permite interpretar todo tipo de información. Aquí algunas de ellas:

Medida de la altura del Sol.
Conocida la longitud del gnomon, hay que medir la longitud de la sombra y calcular el ángulo alfa, con algo de trigonometría, nos da directamente la altura del Sol sobre el horizonte. Esto nos permite hallar la altura de la culminación (altura máxima) del Sol en un día. Surge una pregunta. ¿Como haríamos este mismo calculo sin usar las funciones trigonométricas?

Determinación de la línea meridiana o línea Norte-Sur.
El Sol en su camino aparente por el cielo culmina «cerca» del mediodía de nuestros relojes. Astronómicamente esto sucede cuando cruza el meridiano local. Así, tenemos el mediodía verdadero. En la sombra del gnomon es la medida más corta de ese día, y se situa sobre una línea en dirección Norte-Sur o lo que es lo mismo en la línea meridiana, proyectada sobre la superficie. Esto nos sirve también para crear un reloj solar. 

Determinación de la latitud del lugar.
La latitud es el arco de meridiano, contado desde el Ecuador hasta el punto de ubicación en la Tierra. Se cuenta de 0º a 90º, dándole la denominación de Norte o Sur y los signos + o – según que el lugar se encuentre en el hemisferio Norte o Sur.  El tamaño de la sombra solar al mediodía varia a lo largo del año, en dos días especialmente esta longitud nos permite calcular fácilmente la latitud del lugar de observación. Esos dias son los dias del equinoccio, 21 marzo y 22 de septiembre, momento en el cual nuestro sol recorre el ecuador celeste. Aquí la geometria del evento.

Medida de la declinación solar.
Teniendo en cuenta la altura del Sol a mediodía, podemos medir el angulo solar con respecto al cenit y ver como varia el mismo a lo largo del año. Así, podemos identifcar los dias de equinoccio y los dias de solsticio. Como también para nuestro caso que vivimos en la zona tropical, los dias en los cuales los objetos verticales no proyectan sombra, es decir, cuando el Sol esta sobre el cenit del lugar.

Trazado del analema solar.
Si registramos el extremo de la sombra del gnomon durante un año a la misma hora, se forma una gráfica que se llama analema. Se obtiene de la diferencia que hay entre la hora solar y la de nuestros relojes. Ademas de dar informacion sobre otros movimientos celestes.