Hispanopedia Wiki
Un reloj de ecuaciones es un reloj mecánico que incluye un mecanismo que simula la ecuación del tiempo , permitiendo al usuario leer o calcular la hora solar , tal como lo indicaría un reloj de sol . Los primeros relojes precisos, controlados por péndulos , fueron patentados por Christiaan Huyghens en 1657. Durante las décadas siguientes, la gente seguía acostumbrada a usar relojes de sol y deseaba poder utilizar relojes para determinar la hora solar. Los relojes de ecuaciones se inventaron para satisfacer esta necesidad.
Los primeros relojes de ecuación tienen una aguja que se mueve para mostrar la ecuación del tiempo en una esfera o escala. El reloj en sí funciona a velocidad constante. El usuario calcula la hora solar sumando la ecuación del tiempo a la lectura del reloj. Los relojes de ecuación posteriores, fabricados en el siglo XVIII, realizan la compensación automáticamente, por lo que el reloj muestra directamente la hora solar. Algunos de ellos también muestran la hora media , que a menudo se denomina "hora del reloj".
Mecanismos de simulación
Todos los relojes de ecuación incluyen un mecanismo que simula la ecuación del tiempo, de modo que una palanca se mueve o un eje gira de manera que representa las variaciones de la ecuación del tiempo a medida que avanza el año. Existen dos tipos de mecanismos de uso frecuente:
Mecanismo de leva y palanca
En este tipo de mecanismo, un eje accionado por el reloj gira una vez al año a velocidad constante. El eje lleva una leva con forma aproximada de riñón, cuyo radio representa la variación anual de la ecuación del tiempo. Un seguidor y una palanca se apoyan contra la leva, de modo que, al girar esta, la palanca se mueve de forma que refleja la variación de la ecuación del tiempo. Esta palanca acciona otros componentes del reloj.
Mecanismo de doble eje
En una aproximación cercana, la ecuación del tiempo puede representarse como la suma de dos ondas sinusoidales, una con un período de un año y la otra con un período de seis meses, cuya fase relativa varía muy lentamente (apenas perceptible a lo largo de un siglo). Consulte la explicación en la sección «Ecuación del tiempo» para obtener más detalles.
El mecanismo de doble eje tiene dos ejes que giran a velocidad constante: uno gira una vez al año y el otro dos veces al año. Unas manivelas o pasadores unidos a los dos ejes mueven sinusoidalmente los dos extremos de una palanca de combinación (a veces denominada biela-manivela); si las dimensiones se eligen correctamente, el punto medio de la biela se mueve de forma que simula la ecuación del tiempo.
Tipos de relojes de ecuaciones
Durante el período en que se fabricaban y utilizaban los relojes de ecuaciones, todos se hacían a mano. No hay dos iguales. Muchos relojes de ecuaciones también incorporan otras funciones, como la indicación de la fase lunar o la hora del amanecer y el atardecer. Dejando de lado estas funciones adicionales, existen cuatro maneras diferentes de funcionamiento. Los siguientes párrafos no pretenden ser descripciones detalladas de relojes individuales, sino ilustraciones de los principios generales de estos cuatro tipos diferentes de relojes de ecuaciones. El funcionamiento básico de algunos relojes se asemeja a estos, pero los detalles varían. Se puede acceder a imágenes y descripciones de diversos relojes de ecuaciones que aún se conservan en museos a través de los enlaces externos que aparecen a continuación.
Relojes sin pantalla solar
Muchos relojes de ecuaciones, sobre todo los más antiguos, tienen un mecanismo de reloj normal que muestra la hora media y una pantalla que muestra la ecuación del tiempo. Un mecanismo de simulación de la ecuación del tiempo mueve la aguja de esta pantalla. El usuario debe sumar la ecuación del tiempo a la hora del reloj para calcular la hora solar.
Relojes que muestran directamente la hora solar.
La mayoría de los relojes de ecuación posteriores, fabricados en el siglo XVIII, muestran directamente la hora solar. Muchos de ellos también muestran la hora media y la ecuación del tiempo, pero el usuario no tiene que realizar la suma. Existen tres tipos:
Relojes con marcas de minutos móviles
Se han construido relojes en los que las marcas de los minutos se encuentran en una placa circular que puede girar sobre el mismo eje que las manecillas. El eje pasa por un orificio en el centro de la placa, y las manecillas están frente a ella. La parte de los minutos que muestra el reloj viene dada por la posición de la manecilla de los minutos con respecto a las marcas de la placa. La manecilla gira en sentido horario a velocidad constante mediante el mecanismo del reloj, y la placa gira mediante un mecanismo que simula la ecuación del tiempo, rotando en sentido antihorario cuando la ecuación del tiempo aumenta y en sentido horario cuando disminuye. Si las relaciones de engranajes son correctas, el reloj muestra la hora solar. La hora media también puede mostrarse mediante un conjunto de marcas de minutos fijas en la esfera, fuera del borde de la placa. La indicación de la hora no está ajustada a la ecuación del tiempo, por lo que la lectura de la hora es ligeramente aproximada. Esto no tiene ningún efecto práctico, ya que siempre es fácil ver cuál es la hora correcta. Estos relojes son mecánicamente más sencillos que los otros tipos que se describen a continuación, pero tienen desventajas: la hora solar es difícil de leer sin observar detenidamente las marcas de los minutos, y el reloj no puede dar las horas según la hora solar.
Relojes con péndulos variables
Estos relojes incluyen un dispositivo en la parte superior del péndulo que modifica ligeramente su longitud efectiva, de modo que la velocidad del reloj varía. Este dispositivo es accionado por un mecanismo de simulación que se mueve para simular la tasa de cambio de la ecuación del tiempo, en lugar de su valor real. Por ejemplo, durante los meses de diciembre y enero, cuando la ecuación del tiempo disminuye y un reloj de sol se retrasa, el mecanismo hace que el péndulo sea efectivamente más largo de lo habitual, de modo que el reloj se retrasa y mantiene la hora del reloj de sol. En otras épocas del año, el péndulo se acorta, por lo que el reloj se acelera, manteniendo también la hora del reloj de sol. Este tipo de mecanismo solo muestra la hora solar (de reloj de sol). Los relojes que lo utilizan no pueden mostrar fácilmente la hora media a menos que se incluya un mecanismo de reloj independiente, con su propio péndulo. Existen algunos relojes de ecuación en los que esto se realiza, pero requiere que la caja del reloj sea muy robusta para evitar el acoplamiento entre los péndulos. Otra desventaja de los relojes de péndulo variable es que la ecuación del tiempo no se puede mostrar fácilmente.
Relojes que realizan sumas mecánicas
En algunos relojes de ecuación posteriores, un péndulo oscila a una frecuencia constante , controlando un mecanismo de reloj normal. A menudo, este mecanismo acciona una pantalla que muestra la hora media (hora del reloj). Sin embargo, existen componentes adicionales: un mecanismo de simulación de la ecuación del tiempo, como se describió anteriormente, y un dispositivo que suma automáticamente la ecuación del tiempo a la hora del reloj y acciona una pantalla que muestra la hora solar. La suma se realiza mediante un método analógico , utilizando un engranaje diferencial . [ 1 ] Este tipo de mecanismo de reloj de ecuación es el más versátil. Tanto la hora solar como la media se pueden mostrar de forma fácil y clara, al igual que la ecuación del tiempo. También es fácil configurar el sonido de las horas en ambos tipos de hora. Después de su invención en 1720, [ 2 ] este mecanismo se convirtió en el estándar y se utilizó durante gran parte del siglo XVIII, hasta que cesó la demanda de relojes de ecuación.
Cambios lentos en la ecuación del tiempo
Los cambios lentos en los movimientos de la Tierra provocan cambios graduales en la variación anual de la ecuación del tiempo. [ 3 ] El gráfico que aparece al principio de este artículo muestra la variación anual tal como es actualmente, alrededor del año 2000. Dentro de muchos siglos, tanto en el pasado como en el futuro, la forma del gráfico sería muy diferente. La mayoría de los relojes de ecuación se construyeron hace unos tres siglos, desde entonces el cambio en la variación anual de la ecuación del tiempo ha sido pequeño, pero apreciable. Los relojes incorporan la variación anual tal como era cuando se fabricaron. No compensan los cambios lentos, que entonces se desconocían, por lo que ahora son ligeramente menos precisos que cuando eran nuevos. El mayor error debido a esta causa es actualmente de aproximadamente un minuto. Si estos relojes sobreviven dentro de siglos, los errores serán mayores.
Dispositivos modernos similares
Los relojes de ecuaciones, como tales, ya no se utilizan ampliamente. Sin embargo, componentes funcionalmente idénticos a los de los relojes de ecuaciones todavía se emplean, por ejemplo, en seguidores solares , que se mueven para seguir los movimientos del Sol en el cielo. Muchos de ellos no detectan la posición del Sol. En cambio, cuentan con un mecanismo que gira alrededor de un eje polar a una velocidad constante de 15 grados por hora, manteniendo el ritmo de la rotación promedio de la Tierra con respecto al Sol. A veces, se genera una representación digital de esta rotación, en lugar de la rotación física de un componente. La ecuación del tiempo se suma entonces a esta rotación constante, produciendo una rotación del seguidor que mantiene el ritmo del movimiento aparente del Sol. Generalmente, estas máquinas utilizan tecnología moderna, que incluye electrónica y computadoras, en lugar de los dispositivos mecánicos que se usaban en los relojes de ecuaciones históricos, pero la función es la misma.
Véase también
Referencias y notas al pie
- ↑ Un diferencial es un conjunto de engranajes conectado al exterior mediante tres ejes (o cadenas, o una combinación de estos). Los engranajes hacen que la velocidad de rotación de uno de los ejes sea proporcional a la suma de las velocidades de rotación de los otros dos. Los diferenciales tienen múltiples usos. Actualmente, se utilizan en casi todos los automóviles para permitir que las dos ruedas motrices giren a velocidades diferentes al tomar una curva. La velocidad del motor es proporcional a la suma de las velocidades de las ruedas.
- ↑ El primer reloj de ecuaciones que se sabe que utilizó un diferencial para la suma fue fabricado por Joseph Williamson en 1720. Este reloj es también el primer dispositivo conocido que utilizó un diferencial para cualquier propósito en cualquier lugar, aunque se han postulado otros anteriores.
- ↑ Karney, Kevin. "Variación en la ecuación del tiempo" (PDF) . Archivado del original (PDF) el 10 de junio de 2016. Consultado el 25 de julio de 2014 .
Enlaces externos
Nota: En algunos de estos materiales históricos, la hora del reloj se denomina "tiempo igual" y la hora del reloj de sol se denomina "tiempo aparente" o "tiempo solar verdadero".
- Reloj de péndulo variable en el Museo Británico .
- Relojes de ecuaciones del Museo Británico, con sus descripciones.
- Reloj de bolsillo que funciona como reloj de ecuaciones. La descripción sugiere que realiza sumas mecánicas.
- Reloj con marcas de minutos móviles en un anillo.
- Carta de Joseph Williamson, escrita alrededor de 1715, en la que reivindica la invención de relojes que muestran la hora solar, funcionando mediante marcas de minutos móviles o péndulos variables.
- La ecuación del tiempo ofrece ejemplos ilustrados del desarrollo de los relojes de ecuación.
- Relojes