El 11 de abril 2023 durante el mediodía cenital 

   

El gnomon

 

El gnomon, origen y uso en astronomía

El gnomon es un instrumento utilizado desde la antigüedad para medir la posición del Sol en el cielo y con esto, el tiempo. Significa “el que señala”. En la antigüedad, el gnomon se utilizaba en astronomía y en la elaboración de relojes solares. Se cree que fue utilizado por primera vez en Babilonia (Mesopotamia) hace más de 4000 años para medir la posición del Sol, predecir los cambios estacionales y las fechas importantes, como los solsticios y los equinoccios. Además de Mesopotamia, también se ha encontrado evidencia de su uso en China, el antiguo Egipto, Roma, Grecia y América.

    El gnomon es un dispositivo simple que consta, en principio, de una vara vertical a una superficie plana donde se proyecta su sombra. La posición y la longitud de la sombra del gnomon cambia a lo largo del día y del año a medida que el Sol se mueve en el cielo. En un reloj solar, se utiliza para medir la hora del día, e incluso la ocurrencia de los meses; en tal sentido, su sombra se proyecta en una escala graduada, diseñada específicamente para el lugar donde se ubica el reloj solar, utilizando el ángulo de inclinación y la latitud.

El gnomon también se utiliza en la astronomía para medir la altura del sol en el cielo y determinar la latitud geográfica del observador, así mismo para ubicar lugares con la misma latitud en el trazado de paralelos, y para la medición de la oblicuidad de la eclíptica.

    Actividades didácticas experimentales a realizar:

1. Determinación, durante el día del equinoccio (de marzo o septiembre), de la latitud geográfica de un lugar con un gnomon perpendicular a una superficie plana. Podría servir una vara rectilínea de medio metro colocada en el centro de una base horizontal circular de un metro de diámetro. Con una plomada se logra calibrar la verticalidad del gnomon y con un nivel se logra que la superficie de base circular permanezca horizontal.

    Cuando el Sol de mediodía se encuentre en culminación superior el día del equinoccio, es decir en el cenit, se mide la longitud de la sombra subtendida por el gnomon sobre la superficie. El gnomon y la sombra determinan un triángulo rectángulo. Se calcula cuántas veces está contenida la longitud de la sombra en la longitud del gnomon (0,5 m). El valor de esa razón geométrica no es más que el valor de la función trigonométrica conocida como tangente del ángulo que forman los rayos del Sol con la vertical del lugar; finalmente se calcula la función inversa denominada arco tangente para obtener el ángulo en grados.

    ¿Por qué durante los equinoccios se puede calcular la latitud del lugar con este método? Porque justo en el instante de ocurrencia del equinoccio, el Sol envía su luz hacia al ecuador terrestre en dirección completamente vertical y en el lugar en cuestión, los rayos de luz caen con la misma inclinación de la latitud.

2. Localización de dos ciudades sobre el mismo paralelo terrestre. Ubicarlas con Google Map. Se miden las sombras de gnomones idénticos en las dos, simultáneamente. De esta manera los antiguos astrónomos conseguían determinar lugares en el mismo paralelo geográfico.

3. Determinación de la oblicuidad de la eclíptica. Para su cálculo, el día del solsticio de verano y el de invierno, se mide durante la culminación superior del Sol, la relación entre la longitud de la sombra y la altura de la vara. Luego, se determinan los ángulos correspondientes. Así que, hallando los dos ángulos formados entre la dirección de los rayos solares en el equinoccio y la dirección de los rayos solares durante los dos solsticios, los cuales son iguales, se puede finalmente, determinar la oblicuidad de la eclíptica.