Como hace ya muchos años que estoy escribiendo sobre cuestiones de divulgación científica (en general muy elemental), es hora de elevar un poco el nivel. La Tierra tiene dos movimientos principales, el de rotación sobre su eje que dura (podemos decir en una primera aproximación), un día y el de traslación en torno al Sol que dura un año es decir 365 días… por lo general. Si afinamos un poco más diremos que 365 y un cuarto. Esto se enseñaba en la escuela de mi pueblo, hace 60 años a los estudiantes de 8-10 años. Incluso quizá de menos edad. No está mal para empezar, aunque se puede matizar mucho, muchísimo este asunto.
En primer lugar además de la rotación y la traslación hay otros dos movimientos importantes; la precesión y la nutación, que los dejaremos a un lado en este artículo. Para empezar vamos a considerar que la Tierra en torno al Sol describe una órbita totalmente circular, una circunferencia perfecta y que se mueve siempre a la misma velocidad. No es así, pero en una primera aproximación y en nuestro caso puede valer. En estas circunstancias es evidente que la Tierra recorre cada día aproximadamente un grado en su órbita en torno al Sol, en concreto 0,985º, es decir 360 grados divididos entre 365,25días. Por otra parte en un giro completo en torno a si misma, es decir 360 grados cada hora (60 minutos) gira 15º, es decir 360 grados dividido entre las 24 horas del día y por ello para girar un grado han de transcurrir 4 minutos.
Si miramos con atención esos dibujos de las viejas enciclopedias de la escuela del pueblo y otros más y puesto que el sentido de giro de ambos movimientos es el mismo; lo que sucede es que mientras la Tierra da una vuelta completa sobre si misma, se habrá desplazado aproximadamente un grado en su viaje (órbita) en torno al Sol. Por tanto si un día concreto observamos el Sol justo en la vertical (sobre el meridiano) de donde nos hallemos, una vez que la Tierra haya dado un giro completo sobre su eje faltará aun “un poquito” para que el Sol esté otra vez sobre el meridiano citado. Ese poquito será aproximadamente un grado y por ello habrá que esperar unos 4 minutos para que así sea. Llamémosle el “tiempo añadido” … como en el fútbol. Por esta razón los libros de astronomía de un nivel ligeramente superior al de la escuela de mi pueblo, dicen que la Tierra gira sobre si en 23 horas 56 minutos y unos pocos segundos. Son (ajustando ya bastante) 23 horas, 56 minutos y 4 segundos de los que señala cualquier reloj de pulsera o cualquier teléfono móvil. El resto hasta las 24 horas justas es el tiempo añadido. Esto es fácil de entender, si se observa con cierta calma algún dibujo como los de los libros de enseñanza más elemental. El tiempo añadido sería así de 236 segundos. En definitiva la duración exacta del día solar verdadero, depende de la velocidad de rotación de la Tierra y también de su giro en torno al Sol. Esta es la cuestión que a menudo se suele pasar por alto. Es el engranaje citado en el título de este artículo.
Si se ajustasen en modo debido los movimientos de rotación y traslación de la Tierra podríamos llegar a una situación insólita. En la mitad de la Tierra siempre sería de día y en la otra mitad siempre de noche. La rotación terrestre sería lo que se llama rotación capturada, en este caso por el Sol. Es algo similar a lo que ocurre con la Luna que siempre presenta la misma cara vista desde nuestro planeta.
El problema es que ese tiempo añadido, no es todos los días el mismo. Las razones por las que no lo es, ya se conocen…desde el siglo XVII. J. Kepler fue quién descubrió que la Tierra en su vuelta en torno al Sol unas veces va más deprisa y otras más despacio. Esta es una cuestión que tiene consecuencias muy importantes. Implica que el tiempo añadido es diferente cada día del año y por tanto la duración del día solar verdadero es diferente cada día. No se puede pues utilizar la duración de un día solar verdadero, para medir el paso del tiempo. Sería como utilizar una cinta métrica que estire y encoja para medir distancias. Los días solares verdaderos nunca son iguales y nunca tienen exactamente 24 horas, es decir 86 400 segundos. Difieren muy poco ciertamente de esta cifra. Como máximo unos 30 segundos por exceso y unos 20 por defecto. Hasta alcanzar esas diferencias hay a lo largo del año unos ligerísimos incrementos o disminuciones día tras día, que se van acumulando. Los 30 ó 20 segundos son los casos extremos. En general esas magnitudes son inferiores.
Para medir por tanto el paso del tiempo hay que utilizar un día cuya duración ha de ser de exactamente 86 400 segundos. Es el llamado día solar medio. Por eso los libros de física más elementales dicen que un segundo de tiempo es un 86 400 avo del día solar medio. No de cualquier día. Las diferencias entre la hora lograda midiendo en tiempo solar medio y tiempo solar verdadero llegan a ser superiores a los 16 minutos. Son diferencias que fluctúan a lo largo del año. Esas diferencias (se suelen expresar en minutos y segundos de tiempo solar medio), constituyen la llamada ecuación del tiempo. Suele representarse a menudo en forma de 8 y entonces se denomina analema. La analema es una figura muy conocida para muchas de las personas aficionadas a la astronomía. Es evidente pues que el valor o la magnitud de la ecuación del tiempo depende de la rotación y traslación terrestres. De la combinación de ambas. Hay además otras circunstancias que influyen y que no he tocado, ni voy a tocar en este artículo. Quizá en otro.
Los observatorios astronómicos miden y calculan con enorme precisión las posiciones del Sol y la Tierra, así como el giro de esta. Por ello saben en todo momento las diferencias entre los días solares reales y el día solar medio. La hora pues que proporcionan los relojes de pulsera (o cualquier otro tipo) o los móviles que usamos en la vida cotidiana nos indican hora, minuto y segundo en tiempo solar medio. Es la hora oficial que es la usada por norma general en la vida cotidiana a todos los efectos.
LA ECUACION DEL TIEMPO MIDE EL MOVIMIENTO DE LA TIERRA
Los observatorios astronómicos como el de Madrid, es decir el Observatorio Astronómico Nacional (OAN) y la Asociación de Amigos de los Relojes de Sol (AARS), también con sede en Madrid, publican desde hace años y de modo regular datos sobre la ecuación del tiempo. Hay excelentes publicaciones de Luis E. Vadillo Sacristán (AARS), que acompañadas de imágenes animadas sirven para entender (si se hace un mínimo esfuerzo mental), lo que supone la ecuación del tiempo y otros factores relacionados con la misma. El valor de la ecuación del tiempo (expresado en minutos y segundos), varía de modo continuo y es un reflejo matemático de la diferente duración de los días solares y de la variación día tras día de la hora de paso del Sol por la vertical o el meridiano de un lugar dado. Son datos matemáticos engarzados unos con otros. Las publicaciones del OAN están repletas de extensos listados de cifras que sirven para comprobar la relación matemática entre la ecuación del tiempo, la duración del día solar verdadero y las horas de paso del Sol por un meridiano dado a lo largo del año. Esta relación matemática aunque varía año tras año de modo muy ligero, tiene la particularidad de que año tras año en las mismas fechas (incluso hasta cierto punto en mismas horas de cada fecha), se mantiene a muchos efectos constante. Esto también es importante. De no ser así sería imposible construir relojes y calendarios solares.
Muchos lectores se preguntarán que importa a los vecinos de Bembibre (o Castropodame por ejemplo) la ecuación del tiempo y otros temas relacionados con la misma, como la diferente duración de los días solares verdaderos o las horas de paso del Sol por el meridiano de una localidad. Importa porque gracias al riguroso conocimiento de esas cuestiones, fue posible construir parques solares que con el movimiento de la sombra del Sol real señalen siempre hora oficial y con una indeterminación máxima de un minuto. Esos parques solares pueden servir para poner en hora algunos de nuestros relojes de pulsera. Para que esto sea posible hay que tener muy en cuenta lógicamente además otros muchos factores, pero este es otro tema.
Contrariamente a lo que muchas personas creen, un reloj de sol puede dar la hora con una indeterminación máxima, comprobable a simple vista, de más o menos sólo un minuto. Todo ello a pesar de que los límites de las sombras nunca son nítidos. Tienen una zona de penumbra. Es el caso, por ejemplo, del reloj de sol del pueblo vallisoletano de Alcazarén, realizado bajo la dirección de D. Luis E. Vadillo Sacristán. Muchos de los relojes que usamos en la vida cotidiana (basta con contrastarlos) a veces difieren en más de dos minutos. Un reloj de sol que señale hora oficial (caso de Castropodame o Bembibre) puede ser así más exacto que algunos relojes de torre, de pared, de pulsera o de cualquier otro tipo. Podría citar alguna anécdota a este respecto comparando la hora de un reloj de sol, con uno de torre que indique la hora con campanadas, con el reloj de pulsera e incluso con la hora que nos indican los teléfonos móviles.
Las analemas se han dibujado ya desde el siglo XIX en muchos cuadrantes solares, aunque no siempre -supongo-para que (como en el caso de Castropodame y Bembibre) el reloj ( reloj-calendario más bien) señale directamente hora oficial, algo que yo desde siempre quise que se señalase en Bembibre y Castropodame. En todo caso y esto es quizá lo más importante, el dibujo de las analemas además de servir para medir el paso del tiempo, sirve para contemplar a simple vista que los movimientos de rotación y traslación de la Tierra y las magnitudes de ambos, son las que indican los centros de investigación como los observatorios astronómicos. Si la velocidad de rotación de la Tierra y/ o la de su giro en torno al Sol (traslación), se alterasen ello acabaría teniendo su reflejo en los cuadrantes solares que utilizan analemas. También en otros relojes de sol (incluso es los de hace siglos), se percibiría cualquier “trastorno” en los movimientos de la Tierra, pero si la hora que señala un reloj de sol no es la oficial, el personal se “lía” mucho y muy a menudo no es capaz de discernir si funciona bien o mal. Por esta razón yo siempre quise que los parques solares de Castropodame y Bembibre, señalasen hora oficial. Lógicamente habría que calcular la magnitud de esas alteraciones para que fuesen perceptibles a simple vista…pero esto es otro tema.
En cualquier caso y ahora que tan fácil es acceder a la información aconsejo a cualquiera que tenga interés en estos temas, que lea lo que publica la AARS y el OAN y que con lápiz, papel y calculadora analice con calma esos datos. Así podrá entender como desde la plaza de su pueblo se puede comprobar el movimiento más bien movimientos de la Tierra. También quiero agradecer al ya precitado Luis E. Vadillo la revisión de este artículo. No obstante si cualquier lector observare alguna “metedura de pata”, le agradecería que me lo dijese. Como he dicho en alguna otra ocasión, siempre es posible aprender de los errores.
