I

CONSTRUCCIÓN DUN CADRANTE SOLAR PORTÁTIL
PRINCIPAIS MOVEMENTOS DA TERRA E CONSECUENCIAS

Dadas as limitacións de comprensión abstracta dos alumnos/as que realizaron a actividade, un grupo de diversificación de terceiro da E.S.O, procurouse a explicación máis sinxela posible da actividade, que é a que segue a continuación.

O fundamento básico dun reloxo de Sol encóntrase no movemento rotacional do noso planeta, que, aínda que non con absoluta exactitude, da unha volta completa en 24 horas. Isto é, tarda 24 horas en xirar 360º. Isto indica, evientemente, que cada hora xira 15º de arco.
Ou sexa, que se supoñemos un plano ecuatorial, que corta ao noso planeta polo ecuador, tal como se mostra na figura anterior, a sombra dun gnomon ou estilete na dirección do eixe de rotación vai desprazándose 15º cada hora.
Ese plano ecuatorial no poderíamos, evidentemente, telo físicamente atravesando o noso planeta, pero sí poderíamos construilo sobre ol punto da superficie terrestre onde nos encontremos. O único importante é que o plano ten que ser paralelo ao anterior, e o gnomon, por consiguinte, ten que ir dirixido no sentido Norte-Sur.
Naturalmente, o plano del reloxo, que chamaremos plano ecuatorial, estará inclinado con respecto ao plano horizontal onde nos movemos sobre a superficie terrestre, tanto maior é a inclinación canto máis próximos esteamos do ecuador. Así, por exemplo, se estamos situados no Polo Norte (o Sur) o plano del reloj coincide con el plano del horizonte, y en el caso de estar en la línea ecuatorial (por exemplo, en Quito) o plano ecuatorial é perpendicular ao chan, co gnomon apuntando ao horixonte en dirección á estrela polar.
En xeral, a inclinación do plano ecuatorial é o complemento a 90º da latitude do lugar, isto é, a colatitude do lugar.
Vexamos na figura un plano ecuatorial na posición onde aproximadamente nos encontramos:

Ese plano ecuatorial, inclinado sobre o noso horizonte cun ángulo igual á colatitude do lugar é xa, un reloxo de sol: o reloxo de sol de cuadrante ecuatorial.

Este plano inclinado, co estilete ou gnomon apuntando ao Norte é o que podemos denominar un Reloxo de Sol portátil de Cuadrante Ecuatorial. Se recordamos que, en cada hora, a sombra del estilete se desplaza uns 15º, podemos sinalar con liñas os diferentes pasos de hora, separados con 15º, asi como as medias horas, os cuartos, etc... Temos así entonces, o primeiro deseño básico de reloxo de sol. O de cuadrante ecuatorial, que é o de máis doada construcción:
As liñas horarias, situadas a intervalos de 15°, deben dibuxarse nas duos caras do plano: a cara outono -invierno e a cara primavera-verán.
As medidas están dadas proporcionalmente, tomando como radio unidade, na figura b) a lonxitude de 15 cm. As medidas do estilete dependen da latitude do lugar. Por exemplo, se se quere construír un cadrante ecuatorial cun radio de 15 cm. para unha latitude de 42º31´N (Cambados), oestilete é o triángulo rectángulo cuxos lados miden:

Unha vez construidas as dúas pezas, montanse tal como se indica na figura c).
O reloxo debe colocarse en lugar horizontal, orientado correctamente
(por exemplo con axuda dun compás) como se mostra na figura c).

b) Medidas

No noso caso optouse por construir o cadrante solar ecuatorial cun tamaño de radio de 15 cm, en grupos de dous alumnos ou alumnas de terceiro de diversificación curricular da E.S.O.
A orientación do cadrante, unha vez construido, levouse a cabo sobre a rosa de los ventos pintada no curso anterior, e tamén mediante o compás.
Asemade comprobouse o desfase entre a hora solar e a hora real de Cambados, tendo en conta o desfase horario debido ao horario legal e a lonxitude de Cambados, para confirmar que a construcción fora correcta.

2. Principais movementos da Terra e consecuencias

Dado que o traballo destes conceptos foi feito cos alumnos e alumnas de terceiro de diversificación curricular, ofrecemos as explicacións ao nivel comprensible para eles.
A Terra ten dous movementos principais: o de translación, ao redor do Sol, e o de rotación sobre o seu eixe. A Terra tarda 365 días e ¼ en completar un xiro ao redor do Sol. Por esta razón, o sabio grego Eratóstenes propuxo que o ano tivese 365 días, e que cada catro anos houbese un ano bisesto con 366 días, para completar así os catro cartos de día.
No ano 45 a.C., o emperador romano Xulio César adoptou este calendario e fíxoo oficial, polo que se lle deu o nome de calendario xuliano. Nel son bisestos todos os anos cuxa cifra sexa múltiplo de catro.
Séculos despois, os astrónomos comprobaron que a fracción de día non era ¼, senón algo menos. Por iso, o papa Gregorio XIII, en 1582, decretou que serían bisestos os anos cuxas cifras fosen divisibles por 4, agás aqueles divisibles por 100, pero non por 400, este segue a ser o que empregamos hoxe.

O MOVEMENTO DE ROTACIÓN

A terra completa un xiro sobre o seu eixo cada 24 horas. Como este xiro se efectúa de Oeste a Este, percibimos que o Sol e todos os astros se moven en sentido contrario, isto é: que saen polo Este, e se poñen polo Oeste.
Se dividimos imaxinariamente a Terra, de norte a sur, en 24 partes, cada unha destas divisións denomínase meridiano, e o territorio comprendido entre cada dous deles é un fuso horario solar. As coincidencias e diverxencias entre hora legal e hora solar poden mostrarse nun mapa de fusos horarios que mostre o horario civil nos diferentes países do mundo.
O meridiano de referencia, ou meridiano cero, é o que pasa pola cidade inglesa de Greenwich, e pola española de Castelló, sendo menores as horas situadas ao Oeste de cada meridiano, e máis tarde ás situadas ao Este do meridiano de referencia que consideremos. Facemos prácticas de cálculo horario entre distintos territorios da Península Ibérica, extendéndonos coa diferencia de hora legal con Portugal de Cambados, malia estaren na mesma lonxitude; e logo con outros lugares do planeta.

O MOVEMENTO DE TRANSLACIÓN

O noso planeta xira arredor do sol describindo unha órbita elíptica, que podemos situar sobre un plano imaxinario chamado plano da eclíptica.
Con modelos sinxelos: fonte de luz, que representa o sol, globo terráqueo con soporte que permite mostrar a inclinación do eixe de rotación, e a órbita da terra pintada nunha superficie plana (mesa ou solo) observamos:

-que a forma da Terra fai que a radiación solar incidente non se distribúa de xeito uniforme, senón que a cantidade de enerxía recibida, mesmo se o eixe de rotación fose perpendicular á eclíptica, non sería idéntica por unidade de superficie, existindo sempre zonas climáticas pola latitude, que ocasionarían movementos de convección (correntes oceánicas e atmosféricas), nas capas superficiais e fluídas da Terra.

-que o eixe de rotación non é perpendicular á eclíptica, senón que forma con el un ángulo de aproximadamente 23´5 graos angulares (o ángulo de inclinación da eclíptica non pudo determinarse experimentalmente nas efemérides astronómicas de xeito directo, polas inclemencias meteorolóxicas que impediron ver o sol ditos días), polo que un dos hemisferios recibe sempre unha maior iluminación que o outro, salvo nos dous equinoccios.

-que na Terra, ao longo do ano, sucédense as estacións climáticas en cada un dos hemisferios, con catro efemérides astronómicas claves: equinoccio de outono, solsticio de inverno, solsticio de verán, equinoccio de primavera. Estas datas, ritualizadas desde as primeiras culturas, pola súa importancia no calendario agrícola tradicional, marcan a duración dos días e das noites (fotoperíodo), condicionando por tanto os biorritmos e as sucesións estacionais nos ecosistemas, e a actividade humana, así como as temperaturas, consecuencias directas da maior (no verán do hemisferio que consideremos) ou menor (no seu inverno) cantidades de enerxía solar recibidas.