Relógio de sol Vertical Norte Direto

Relógio de sol Vertical: qualquer mostrador em que a placa do mostrador for vertical.

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 vertical, o ângulo aumenta no sentido horário.

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

O relógio de sol vertical deve ser projetado para a latitude (ø) em que deve ser utilizado. A altura de estilo (hE) do gnômon é igual à co-latitude ou 90° menos a latitude.
Os ângulos de linhas horárias (X, ALH) podem ser calculados da seguinte forma:

X = arctan {cos ø * tan (h)}

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

h = (T₂₄ - 12) * 15°

e _T24 é o tempo em notação de um relógio convencional de 24 horas (horas após à meia-noite) em horas decimais.

O Sol só vai brilhar, em um relógio de sol Vertical Norte Direto, no início da manhã e no final da tarde. Isso ocorrerá apenas nos meses de Primavera e Verão e não no Outono e Inverno. O número máximo de horas que podem ser indicadas, em um relógio de sol Vertical Norte Direto, acontecerá no solstício de Verão, em 20 ou 21 de junho.

Na parte da manhã, este período irá desde o nascer do Sol a Leste e à tarde este período se estenderá até o Sol se dirigir para Oeste, no pôr-do-sol. "The Dialist's Companion" (programa em DOS, apenas para computadores 32 bits), pode ser usado para determinar os períodos de tempo que o Sol brilha em um relógio de sol Vertical Norte Direto. Este programa permite que você defina qualquer local, data e hora.

A imagem abaixo mostra que o programa foi definido para 20 de junho de 2004 e o "tempo do mostrador", marcado para as 12:00 PM. Para fazer isso, o horário "Pinawa Central" foi digitado como 12:00 PM e, em seguida, a tecla "End" foi selecionada para congelar a tela. Enquanto a tecla "End" não for selecionada novamente, o tempo "Pinawa Central" pode ser ajustado a qualquer momento e o relógio permanecerá congelado. Observe que o horário para "Meio-dia Solar" é mostrado como 12:25:12 PM. Ao entrar nessa hora, o "tempo do mostrador" será ajustado para 12:00 PM. Observe o seguinte:

• A hora para "Nascer do Sol" é aproximadamente 4:20 AM (da manhã). Esta é a hora do relógio convencional. Para obter o Tempo Solar ou Tempo Aparente Local (TAL), deve ser adicionada a "Correção Total".
  Neste caso, a correção é de aproximadamente -25 minutos. Portanto, a hora mais próxima do nascer do sol é 3:55 AM (da manhã).

• A hora para "Pôr do Sol" é aproximadamente 8:30 PM (da tarde). Realizando o mesmo procedimento de correção, a última hora do pôr-do-sol é às 8:05 PM (da noite).

• O azimute do Sol é 0°, indicando que é para o Sul.

Dá um pouco mais de trabalho, obter as últimas horas das manhãs e as primeiras horas da tarde. A última hora da manhã é quando o Sol se dirige para Leste ou quando o azimute, indicado na tela abaixo, indica 90° Leste. A hora da tarde mais adiantada é quando o Sol se dirige para Oeste ou quando o azimute, indicado na tela abaixo, indica 90° Oeste.

A maneira de determinar isso, é alterar o tempo até que cada um desses valores seja abordado. Não se esqueça de aplicar a correção, como discutido acima para obter a Hora Solar. Isto é feito facilmente gravando o "DIAL TIME". Você não precisa ser exageradamente preciso como as linhas horárias no mostrador que irão se estender além desses pontos. Não é preciso dispender muito tempo para fazer isso.

Figura 1: Determinando As Primeiras Horas da Manhã e As Últimas da Tarde

Depois de ter estabelecido intervalos de manhã e à tarde para as linhas horárias, você pode projetar seu relógio de sol. A Tabela 1 mostra o cálculo realizado para um relógio de sol localizado a 50° de Latitude Norte. Observe que os ângulos da linha horária para as horas matinais e verpertinas são simétricos em relação à linha horária do meio-dia. Clique aqui para baixar a planilha que irá realizar os cálculos para você.
Esta planilha é a mesma usada para desenhar um relógio Vertical Sul Direto.

Tabela 1: Cálculos do Ângulo das Linhas Horárias

A figura 1 é um gráfico de linhas horárias para um relógio de sol Vertical Norte Direto, 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.

Figure 2: Relógio de sol Vertical Norte Direto (ZW2000/CAD)

Quando você tiver determinado o tamanho da placa do mostrador que desejar, deverá, então, dar alguma atenção para o quão grande o gnômon será. Sua altura determinará o caminho que a sombra deve percorrer, sobre a placa do mostrador, ao longo do ano. Verifique as figuras, indo até a página "Relógio de sol Vertical Sul Direto".