Tipos de Relógios de sol

O glossário da Sociedade Britânica de relógios de sol define cerca de 100 tipos de relógios de sol, alguns com mais de um nome. Alguns são simples mostradores enquanto outros são bem mais complexos.
Os mostradores, discutidos nesta página, são aqueles que podem ser projetados e construídos sem grande dificuldade. Parte da dificuldade de desenho pode ser superada, usando "aplicativos livres" disponíveis na Internet. Podem ser encontrados, na página "Dial-Links", no site da NASS: North American Sundial Society.

Embora existam muitos tipos de relógios de sol, eles podem ser agrupados pela forma como mostram o tempo. Estes incluem:

Relógios de sol de Gnômon com Ponteiro-Polar

Estes relógios de sol incluem qualquer tipo com um gnômon que aponta para o pólo celeste e, nesta categoria, estão os relógios de sol horizontal, vertical, polar e equatorial.
Qual é o benefício de um gnômon que aponta para o pólo celeste? A Figura 1 ilustra dois gnômones que serão aqui estudados.
Observe que ambos têm a mesma altura vertical "H" e projetam uma sombra em um plano horizontal.

Figura 1: Dois gnômones

O gnômon vertical é uma vareta de altura "H" que lança uma sombra ao longo do dia. Se você traçar a passagem da ponta desta sombra em um mostrador, então talvez você possa usá-la para dizer a hora.
Isso é ilustrado na Figura 2 para um único dia a cada mês. Também é mostrada a posição da ponta da sombra em quatro horas diferentes do dia.
Se você fosse usar a base deste gnômon vertical como a origem do mostrador, certamente alguns problemas irão surgir.

Figura 2: Gnômon Vertical

Examinando as pontas da sombra de 1:00 hora da tarde, pode-se ver que o ângulo "A", feito com a linha do meio-dia, varia a cada dia.
Em todos os dias, durante a metade do ano entre os solstícios, a ponta da sombra de 1:00 hora da tarde irá apontar em uma direção diferente em relação à linha do meio-dia.

Para o mesmo período de tempo, do meio-dia para 1:00 da tarde, a ponta de sombra viaja sobre um ângulo diferente a cada dia, durante este período.
Isso também pode ser visto a partir da típica sombra das 10:00 horas e 11:00 horas. Os ângulos "X" e "Y" são diferentes para os dois dias mostrados, como serão todos os outros ângulos para este período de tempo.

Durante a outra metade do ano, a sombra viajará para trás ao longo da mesma linha. Todas estas variações fazem deste um modo muito difícil de dizer a hora.

O gnômon com ponteiro-polar na Figura 1 é também uma haste vertical de altura "H". No entanto, neste caso, a origem do mostrador está localizada num ponto ao Sul da vareta de modo que o estilo intersecta o plano horizontal num ângulo igual à latitude da localização do mostrador. O estilo agora aponta para o pólo celeste. A distância para a origem da base da haste é:

Origem = H / tan (LAT)

Embora o gnômon ainda seja a mesma vara vertical idêntica, mover a origem para este novo local gera resultados interessantes. Isto pode ser visto na Figura 3, que mostra as mesmas pontas de sombra como as acima.

Figura 3: Gnomon Ponteiro-Polar

Ao examinar os tipos de sombra de 1:00 hora da tarde, pode-se ver que o ângulo "A" feito com a linha do meio-dia é o mesmo em todos os dias.
Em todos os dias, ao longo do ano, a ponta da sombra de 1:00 hora da tarde irá apontar na mesma direção, em relação à linha do meio-dia.

Para o mesmo período de tempo, do meio-dia para 1:00 hora da tarde, a ponta de sombra viaja sobre o mesmo ângulo a cada dia.
Isso também pode ser visto a partir das sombras das 10:00 horas e 11:00 horas. Os ângulos "X" e "Y" são idênticos. Este é o caso para cada hora.

Agora, torna-se fácil dizer a hora, usando um relógio de sol com um gnômon com ponteiro-polar.

Relógio de sol Altitude (elevação): qualquer mostrador que use a altitude do sol, em vez de seu azimute, para indicar o tempo. Geralmente não precisa estar alinhado na direção Norte-Sul.
Exemplos são os relógios de sol de Anel, de Bandeira e de Pastor.

Altitude (elevação): a distância angular do (centro do) disco do Sol, acima do horizonte do observador (valores negativos indicam que o Sol está abaixo do horizonte).

Relógio de sol Azimutal (ou de Azimute): qualquer mostrador que use o azimute do Sol para indicar o tempo. Normalmente, precisa estar alinhado na direção Norte-Sul e possui um estilo vertical
(se não houver dependência de altitude). Um exemplo é o relógio de sol analemático.

Azimute: o ângulo do Sol, medido no plano horizontal e para o Sul Verdadeiro. Os ângulos voltados para o Oeste são positivos, aqueles para o Leste, negativos. Assim sendo, Oeste é 90°, Norte é ± 180° e Leste -90°.