Creo que antes que nada debo explicar el gráfico que se adjunta a este texto. En la parte superior izquierda aparece una patinadora, que gira sobre el eje que va de su cabeza a los pies. Al plegar los brazos sobre su cuerpo la velocidad de giro aumenta y por ello se le levanta la falda. Para reducir la velocidad de giro extiende sus brazos y la falda adquiere su postura más normal. Quizá más de una vez lo hemos visto casi todos. En el centro de la imagen y en la parte superior, una imagen de Galileo y en la esquina superior derecha otra imagen de Kepler.
En la parte inferior de la imagen hay un péndulo moviéndose y de fondo una placa con unas líneas rectas que se abren en abanico. Son las líneas horarias de un reloj de sol. Encima de la leyenda (“las horas pasan, la obras quedan”), parece una tabla o gráfico que sirve para saber de modo muy sencillo la hora oficial a partir de la hora solar. Parecen imágenes que nada tienen que ver entre si, pero la realidad es distinta.
Todos sabemos lo que es un péndulo. Y todos hemos visto como las lámparas, por ejemplo oscilan mostrando lo que entendemos como movimiento pendular. En alguno de mis libros de texto se dice que Galileo Galilei, observando las oscilaciones de una lámpara en la catedral de Pisa, descubrió las leyes del péndulo. De ser cierto cabría pensar que el célebre científico, estaba más atento posiblemente a sus investigaciones que a los sermones religiosos. En otro de mis libros de texto (física) se explican cuales son las leyes del péndulo y entre otros detalles se señala que al acortar la longitud del péndulo el movimiento del cuerpo suspendido se hace más rápido. Es un experimento muy fácil de hacer.
Por otra parte y también en libros de física elemental se explica el concepto de la conservación del momento cinético que implica que un cuerpo que está girando al estirarse frena ese giro. Uno de los ejemplos más conocidos es el del patinador (o patinadora), que estando de pie y girando sobre sus pies tiene los brazos pegados a su cuerpo. Al extenderlos la velocidad con la que gira disminuye.
Existe en parte una similitud entre el movimiento de la Tierra en torno al Sol y el movimiento de un péndulo. Hay eso si también una diferencia esencial. En el péndulo hay un movimiento de ida y vuelta, lo que en el caso de la órbita de la Tierra no ocurre como es evidente. No obstante, si consideramos sólo una parte de la órbita de la Tierra en torno al Sol, si es posible establecer unas características comunes con el movimiento de un péndulo. Veamos.
Cuando la Tierra gira en torno al Sol hay una fuerza que tiende a alejarla del mismo y es debida al hecho de que la dirección varia constantemente. Para que se entienda, es lo que suceda cuando en un automóvil damos una curva y sobre todo a gran velocidad. Aparece una fuerza que tiende a que el vehículo siga recto. A casi todos nos habrá sucedido en alguna ocasión (a mi por ejemplo) vivir la desagradable experiencia de que nuestro automóvil derrape en una curva, experiencia que puede terminar en un grave accidente. Mejor no probar. Nuestro planeta al girar en torno al Sol continuamente está sometido a una fuerza que tiende a alejarlo del llamado Astro Rey. Sin embargo hay otra fuerza que impide que la Tierra se aleje sin retorno, es la fuerza de gravitación universal, que hace que ambos cuerpos tiendan a juntarse. Esta fuerza desempeña el papel que en el caso del péndulo ejerce la cuerda que sujeta el objeto que la tensa. En el caso de una lámpara sería la cadena que la sujeta.
El caso más conocido de péndulos es por ejemplo el utilizado tradicionalmente por los albañiles o los topógrafos. Ver figura de nuevo. Es sencillo comprobar que si tenemos un péndulo en marcha (por definición es cuando este está oscilando) al acortarse el hilo que sujeta la plomada esta se mueve mucho más rápidamente y viceversa.
KEPLER
No se como J. Kepler en el siglo XVII, dedujo una de las leyes fisicomatemáticas que llevan su nombre. Me refiero en concreto a la segunda que dice que al moverse un planeta en su órbita el radio vector (línea recta que va del centro del planeta al centro del Sol) barre áreas iguales en tiempos iguales. Es evidente que esto tiene mucho que ver o si se quiere es un reflejo de lo que acabamos de explicar. En el caso de la Tierra y el Sol el péndulo está formado por la Tierra (la plomada) y la cuerda que une a la plomada con el punto de sujeción ( el Sol) es la fuerza de gravitación. Cuando la Tierra está girando muy próxima al Sol, debe acelerar su velocidad (traslación) en torno a este y viceversa. De este modo ni la Tierra acaba alejándose definitivamente del Sol, ni acaba estrellándose con el.
La orbita de la Tierra en torno al Sol es muy parecida a una circunferencia perfecta. Muy parecida si pero no una circunferencia. Es una elipse es decir tiene la forma de un melón cortado por la mitad. Por otra parte el Sol no se encuentra en el centro de esa elipse si no un poco desplazado. Se halla en los que matemáticamente se llama uno de los dos focos de la elipse. Así pues hay año tras año un instante en el que la distancia de la Tierra al Sol es mínima (sucede año tras año entre los días 1 y 5 de enero) y otro instante en el que es mínima (sucede entre los días 2 y 7 de julio).Claro que esa elipse es casi una circunferencia. Veamos. Si tomamos una circunferencia de un metro de radio (a efectos prácticos) y la aplastamos de modo que su eje mayor sea de 2 metros (200 centímetros) uno de sus focos estaría a una distancia de 98,33 centímetros de un borde y a 101,67 del otro. En ese foco está el Sol. Sería una elipse pero tan poco aplastada, que a simple vista parece una circunferencia perfecta. Es decir se parece mucho más a la sección de un balón de futbol que a la de un melón. Por ello si la pudiésemos ver desde una nave espacial nos parecería que nuestro planeta gira en torno al Sol siempre a una misma distancia.
No es sin embargo así y la distancia Tierra-Sol oscila entre 147 095 y 152 100 miles de kilómetros. Por otra parte es fácil deducir que si estamos hablando de una órbita casi circular perfecta y puesto que el año dura 365,25 días, en un día el arco medio descrito por nuestro planeta es de 0,985º es decir casi un grado sexagesimal. Es poquísimo. Recordemos esos semicírculos graduados del colegio. Si seguimos haciendo cálculos (son relativamente sencillos) podemos llegar a conclusiones curiosas. Por ejemplo que la velocidad media de la Tierra en torno al Sol es de 29,78 kilómetros por segundo. Eso si es ir rápido.
El hecho de que nuestro planeta esté girando en torno al Sol y al mismo tiempo girando sobre su eje, supone que entre el instante del mediodía solar verdadero de un lugar dado (Ponferrada por ejemplo) y el anterior o el siguiente, la Tierra se habrá desplazado, con respecto al Sol. Es como si en un tiovivo de las ferias tomamos como referencia un poste que al mismo tiempo que gira el tiovivo se desplaza. La Tierra da un giro completo sobre si misma en 23 horas 56 minutos y unos 4,2 segundos de los que señalan nuestros relojes. Faltan pues casi 4 minutos para las 24 horas justas es decir los 86400 segundos. Esos casi 4 minutos equivalen lógicamente a ese casi grado sexagesimal, que recorre la Tierra en su órbita. El tema es simple, si en una hora es decir 60 minutos, gira 15º (siempre en una primera aproximación), para girar un grado necesitara unos 4 minutos. Llamaremos a esos casi 4 minutos el tiempo añadido.
El tema de que la órbita de la Tierra sea casi circular, pero no exactamente , tiene más implicaciones en la vida cotidiana de las que la mayoría de la gente cree. Supone que en ciertos instantes, la velocidad es ligeramente superior a los 29,78 km por segundo, en concreto 30,29 y en otros ligeramente inferior, en concreto 29,29. Esto implica que el arco medio recorrido por nuestro planeta es a veces ligeramente superior y otras ligeramente inferior a los 0,985º señalados. Pero esto implica que el tiempo añadido no siempre es el mismo. Unas veces es un poco más y otras un poco menos.
En consecuencia y esto es lo que importa, los días solares verdaderos no son iguales, algo que lógicamente ya los sabios debían conocer en el siglo XVII. Yo no he hecho los cálculos, pero desde hace muchos años manejo los anuarios del Observatorio Astronómico de Madrid (OAN) y por ello se (entre otros detalles), que los días solares verdaderos en vez de tener exactamente 86 400 segundos a veces se quedan cortos en unos 22 y otros se pasan de largo en unos 30. Si tenemos en cuenta la enorme velocidad de nuestro planeta en esos pocos segundos el camino recorrido es descomunal. Basta multiplicar.
Y esto ¿cómo nos afecta en la vida cotidiana?. Pues aunque ahora no somos conscientes de ello, afecta a la hora de medir el tiempo. Si los días solares verdaderos no son uniformes, no se pueden usar como unidad de medida del tiempo. Es como si queremos medir una fachada con una cinta métrica que estira y encoge. En el siglo XIX y debido a esto se decidió que la hora oficial, no podía en modo alguno ser la que durante siglos se había considerado la correcta; es decir la que considera que los días solares verdaderos son rigurosamente uniformes. Ello fue el principio del fin, en cierto modo, para esos relojes que desde hacía siglos habían rendido grandes servicios a la Humanidad, fuesen cayendo en el olvido.
No obstante es posible y es relativamente sencillo, que podamos saber la hora oficial con precisión suficiente a partir de la hora solar verdadera. En la figura adjunta, en esos gráficos donde aparece el péndulo oscilando, lo que vemos es esa especie de tabla o grafica conversora de tiempo solar verdadero en tiempo oficial, es decir el que usamos de modo cotidiana. En mi opinión, este ha de ser un elemento esencial que debe acompañar a cualquier reloj de sol que señale de modo directo hora no oficial. Así se puede comprobar si funciona bien o no. El de la figura es el reloj de sol convencional vertical, ubicado en el Parque Solar Didáctico de Castropodame desde hace unos 20 años.
Este asunto es muy interesante para comprobar como diferentes enseñanzas adquiridas por la Humanidad afectan a cuestiones normales y corrientes de nuestra vida diaria.
Bembibre, 15 de julio de 2025
Rogelio Meléndez Tercero
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