Algunes fonts citen Anaximandre com l'inventor del gnòmon. És l'instrument astronòmic més senzill i no obstant això del seu ús pot obtenir-se una considerable quantitat d'informació.
Consisteix en un simple pal vertical clavat en un sòl horitzontal. Mesurant la longitud i la direcció de l'ombra del pal durant un període de temps, podem obtenir entre d'altres les dades que s'indiquen a la següent activitat.
Activitats
La construcció d'un gnomon és tan sencilla com clavar una estaca al terra. L'únic que hem de mirar és que el terra dels voltants sigui completament horitzontal i hi poguem marcar les mides de qualque manera.
L'astronomia mai ha estat cosa d'un dia. La durada dels dies, dels mesos lunars, dels anys, els moviments del Sol, la Lluna i els planetes, totes aquestes i altres dades es coneixen perquè els astrònoms són gent amb molta paciència i dedicació que un dia darrere un altre, i un any darrere un altre han anat prenent mides i traent conclusions. Per realitzar ara tu les següents activitats caldrà prendre mides de l'ombra durant llargs períodes de temps i tenir la paciència dels astrònoms antics.
Càlcul de la direcció Nord-Sud
- Tracem sobre el terra una marca cada 15-20 minuts a l'extrem de l'ombra del gnomon. Perquè el resultat sigui correcte fo farem al voltant del migdia solar si no disposem de molt de temps.
- Unim les marques per obtenir una línia contínua (figura 1) que serà la trajectòria del Sol.
- Amb una corda lligada al gnomon i un pal a l'altre extrem tracem un arc de circumferència que talli aquesta trajectòria (figura 2).
- Unim el dos punts de tall de la circumferència amb la trajectoria del Sol amb una línia recta. Cerquem el punt mitjà d'aquest segment i l'unim amb la base del gnomon (figura 3). Aquesta línia és la direcció Nord-Sud, essent el nord el punt cap a la trajectòria.
Una altra manera de calcular la direcció Nord-Sud és cercar el punt de la trajectòria més a prop del gnomon i unir-lo amb la seva base.
Càlcul de l'altura del Sol
Podem calcular l'altura del Sol amb unes petites nocions de trigonometria.
Si et fixes a la figura e gnomon i la seva ombra determinen un triangle rectangle on α és l'altura del Sol, h l'altura del gnomon i d la llargària de l'ombra. Amb això la tangent d'α és igual a h partit per d, és a dir:
Càlcul dels solsticis i equinoccis
Podem fer un seguiment del moviment del Sol al llarg de l'any. Com que és difícil ser tan constant ens conformarem amb prendre mides al migdia, quan l'ombra segueixi la línia Nord-Sud que ja hem traçat.
- El dia del Solstici d'Estiu és quan el Sol està més amunt, i per tant la seva ombra és més curta
- El dia del Solstici d'Hivern és quan el Sol està més baix, i per tant la seva ombra és més llarga
- Els dies dels Equinoccis el Sol està per sobre l'Equador i l'ombra cau entre les dues anteriors. Als Equinoccis el dia i la nit duren el mateix, de manera que l'ombra del gnomon assenyala exactament la direcció est a l'ortiu i oest a l'ocàs i al llarg del dia l'ombra dibuixa un semicercle exacte.
Càlcul de la inclinació de l'eix terrestre
Per calcular la inclinació de l'eix terrestre, o el que és el mateix, la inclinació de l'eclíptica, necessitem l'altura del Sol al mig dia de qualsevol dels dos equinoccis i a un dels solsticis.
- Al dibuix anomenem α l'altura del Sol a un dels equinoccis
- Anomenem β l'altura del Sol al solstici d'hivern. També podria fer-se amb el solstici d'estiu, però l'ombra estaria més a prop del gnomon.
- ε és la inclinació de l'eix terrestre, que coincideix amb la diferència d'altures del Sol entre un equinocci i un solstici.
- Com que els tres angles d'un triangle sumen sempre 180°, tenim segons la figura:ε = 180° - (180° - α) - β
Càlcul de la latitud del lloc
Per calcular la latitud del nostre lloc d'observació basta calcular l'altura del Sol al migdia de qualsevol dels dos equinoccis. Si restem 90° menys aquesta altura obtenim la latitud.
Variació dels ortos i ocasos
Si anotem la direcció de l'ombra del gnomon cada dia al moment de la sortida del Sol, de l'orto, podem observar com el Sol no sempre surt pel mateix punt de l'horitzó.
Sempre s'ha dit que el Sol surt per l'est, però no sempre és així. En realitat només surt exactament per l'est dos dies a l'any, els dies dels equinoccis. Si ens acostem al solstici d'hivern la sortida del Sol està cada cop més cap al sud, i si ens acostem al solstici d'estiu la sortida estarà més cap al nord.
Amb l'ocàs del Sol ocorre una cosa semblant. Els dies dels equinoccis el Sol es pon exactament per l'oest, i allunyant-nos cap als solsticis el punt de posta s'acosta al sud o al nord, ben igual que al moment de l'orto.
Torna enrera