Relógio de sol Horizontal

Relógio de sol Horizontal

Relógio de sol Horizontal: O relógio de sol comum ou de jardim com uma placa d mostrador horizontal e gnômon ponteiro-polar.

Latitude: é a posição angular ao Norte ou ao Sul do Equador. Valores positivos para o Hemisfério Norte, negativos para o Hemisfério Sul.

Altura do Estilo / Ângulo do Estilo (hE): de um estilo polar é o ângulo que este faz com a linha do sub-estilo.

(Linha) do Sub-Estilo: a linha que se encontra no plano do mostrador que está perpendicularmente abaixo (ou atrás, para um mostrador vertical) do estilo.

Linha Horária: uma linha, em uma placa do mostrador, indicando a posição da sombra em um determinado momento (inclui frações de minutos, bem como horas cheias).

Ângulo Horário (h, AH): o ângulo correspondente à posição do Sol em torno de sua órbita diária (aparente). Medido para o Oeste, a partir do meio-dia local, ele aumenta a uma taxa de 15° por hora.
Assim, 15 horas (Tempo Aparente Local) é de 45° e 9 horas é -45 °.

Ângulo de Linha Horária (X, ALH): o ângulo que uma linha horária, na placa do mostrador, faz com a linha de meio-dia. Para um relógio de sol horizontal, o ângulo aumenta no sentido horário.

O relógio de sol horizontal deve ser projetado para a latitude (ø) em que deve ser utilizado. A altura de estilo (hE) do gnômon é igual à latitude.
Os ângulos de linhas horárias (X, ALH) podem ser calculados da seguinte forma:

X = arctan {sin ø * tan (h)}

onde h é o ângulo horário, em graus, determinado por:

h = (T₂₄- 12) * 15°

e T₂₄é o tempo em notação de um relógio convencional de 24 horas (horas após à meia-noite) em horas decimais.

O relógio de sol horizontal mostrará o tempo sempre que o Sol estiver acima do horizonte. O mostrador deve incluir todas as linhas horárias desde o início do nascer do sol até a hora do último pôr do sol.
Em qualquer latitude, o primeiro nascer do Sol e o último pôr-do-sol ocorrerão em meados do final de junho e em dias diferentes.

A tabela 1 lista a Hora Média Local (ou Tempo Médio Local, como queiram) do primeiro (o mais cedo) nascer do sol e o último (o mais tardio) pôr do sol em relação às várias latitudes. O Tempo Médio Local é o tempo solar corrigido pela Equação de Tempo, mas não para sua longitude. Para determinar estes horários, para a sua localização, utilize o aplicativo "The Dialist's Companion" (programa em DOS que funciona somente em computadores de 32 bits). Ele fornecerá tanto "Nascer do sol" quanto o "Pôr do sol". Ao inserir uma série de datas, você encontrará as datas do primeiro nascer do sol (o mais cedo) e último pôr do sol (o mais tardio). Você pode então aplicar as correções, Equação de Tempo ou Correção de Longitude, para convertê-los em Tempo Aparente Local (solar) ou tempo de relógio. A determinação destes tempos para o solstício de verão, 21 de junho, é perfeita para estabelecer a faixa de linha horária.

Table 1: Earliest Sunrise and Latest Sunset - Local Mean Time

Tabela 1: Primeiro Pôr do Sol (Mais Cedo) e
Último Pôr do Sol (Mais Tardio) - Hora Média Local

Tabela 2 mostra os cálculos efetuados para um relógio de sol situado na latitude 50° Norte.
Observe que os ângulos de linha horária para as horas matinais e vespertinas são simétricas sobre a linha horária do meio-dia.
Clique aqui para baixar a planilha Excel que irá efetuar estes cálculos para você.

Table 2: Hour Line Angle Calculations

Tabela 2: Cálculos do Ângulo das Linhas Horárias

A figura 1 é um gráfico de linhas horárias para um relógio de sol horizontal, com intervalos de 15 minutos. Um desenho, como este, é usado como modelo para o layout de uma placa do mostrador.
Também mostra detalhes da montagem do mostrador.

Figura 1: Relógio de sol Horizontal (ZW2000/CAD)

Quando você tiver determinado o tamanho da placa do mostrador que desejar, deverá então dar alguma atenção para o tamanho do gnômon. Sua altura determinará o caminho que a sombra deve percorrer, sobre a placa do mostrador, ao longo do ano. As três figuras seguintes ilustram isto para três alturas de gnômon, usando uma placa de mostrador com tamanho fixo.

Figure 2: Horizontal sundial with gnomon 5 units high.

Figura 2: Relógio de sol Horizontal com gnômon
com 5 unidades de altura. (SHADOWS)

Figure 3: Horizontal sundial with gnomon 15 units high.

Figura 3: Relógio de sol Horizontal com gnômon
com 15 unidades de altura. (SHADOWS)

Figure 4: Horizontal sundial with gnomon 25 units high.

Figura 4: Relógio de sol Horizontal com gnômon
com 25 unidades de altura. (SHADOWS)

À medida que o aumento de altura do gnomon a sombra cobre mais da placa, ainda assim esta permanece na placa do mostrador. Para um gnômon muito grande, a sombra vai se estender para além da extremidade da placa do mostrador, para parte do ano. O pacote de aplicativos SHADOWS gera layouts de relógio de sol muito rapidamente e é muito bom para fazer este tipo de comparação de situações.

As figuras seguintes ilustram o efeito da latitude no layout de um relógio de sol. Todos os relógios têm as mesmas dimensões de placa e todos os gnômons possuem 25 unidades de altura.
A 0° de latitude, o relógio de sol é do tipo polar, a placa do mostrador é paralela ao eixo polar e a 90° de latitude, torna-se um modelo equatorial, com sua placa paralela ao Equador.
A 0° de latitude, o gnômon é paralelo à placa do mostrador e, finalmente, a 90° de latitude, perpendicular à placa do mostrador.

À medida que o relógio de sol se move para o Norte, a sombra do gnômon torna-se mais longa até que se estende para além da borda superior da placa do mostrador.
Latitudes muito baixas criam problemas com o projeto de um mostrador. Para uma coisa a origem está localizado a uma longa distância.
Além disso, como mostra o desenho de 10° Latitude Norte, na figura 5, a sombra não estará sempre ao Norte do gnômon. Ele se moverá para o Sul.

Figure 5: Horizontal Sundial - 0° N Latitude