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1. Astronomía
La ecuación del tiempo es una noción astronómica que cuantifica la diferencia entre el mediodía solar verdadero (paso del sol por el cenit) y el mediodía solar medio a lo largo del año. Esta diferencia resulta de la irregularidad de la trayectoria de la Tierra alrededor del Sol, combinada con la inclinación de su eje. El concepto es esencial para comprender por qué el momento del mediodía (cuando el sol alcanza su punto más alto en el cielo, el cenit) no corresponde exactamente a la hora indicada por nuestros relojes.
Influenciada por estos dos factores, la duración de un día astronómico (día solar verdadero) no es constante y fluctúa a lo largo del año según la posición de la Tierra alrededor del Sol. Nuestros calendarios y nuestra escala de medición del tiempo consideran, por su parte, días de una duración media (24 h) constante a lo largo del año (día solar medio). La ecuación del tiempo expresa la diferencia entre estos dos valores.
2. Factores
- La órbita elíptica de la Tierra : recorre una trayectoria elíptica alrededor del Sol. Se sabe que la Tierra se desplaza más rápido cuando está más cerca del Sol (perihelio, hacia el 3 de enero) y más lentamente cuando está más alejada (afelio, hacia el 4 de julio) (Ley de Kepler). Por ello, el intervalo entre dos apariciones del Sol en el cenit de un punto se alarga cuando la Tierra se aleja del Sol y se reduce cuando la Tierra se acerca al Sol.
- La inclinación del Eje de la Tierra : El Eje terrestre está inclinado con respecto a su plano orbital unos 23,5°, lo que provoca variaciones estacionales en el ángulo de iluminación del Sol, afectando así a su posición aparente.
La Ecuación del tiempo es el resultado de la combinación de estos dos efectos, y se manifiesta en forma de una función que varía a lo largo del año. Puede expresarse mediante una relación matemática que da la diferencia (en minutos) entre el Tiempo solar medio y el Tiempo solar verdadero.
3. Valor de la Ecuación del tiempo
Figura 1
Valor de la Ecuación del tiempo
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La Amplitud de la Ecuación del tiempo alcanza aproximadamente 16 minutos de diferencia. Esta diferencia varía a lo largo del año, alcanzando valores máximos en primavera y en otoño, y un mínimo alrededor de los solsticios de invierno (el 21 de diciembre) y de verano (el 21 de junio). Por ejemplo, en febrero, la Ecuación del tiempo puede ser de +14 minutos (el sol parece estar «adelantado» respecto a la hora solar media), mientras que en noviembre puede alcanzar aproximadamente -16 minutos (el sol parece estar «atrasado»).
4. Aplicaciones prácticas
La Ecuación del tiempo es importante para varias aplicaciones, entre ellas:
- La navegación astronómica : cuando su GPS está averiado, los marinos utilizan la hora solar verdadera para determinar su posición geográfica, y la ecuación del tiempo permite corregir la hora indicada por un reloj.
- Los relojes de sol deben tener en cuenta la ecuación del tiempo para proporcionar una transcripción fiel de la hora solar verdadera.
- La astronomía y la observación solar : la ecuación del tiempo permite a los astrónomos corregir la hora indicada por un reloj o un cronómetro estándar para obtener una hora solar exacta durante las observaciones.
En resumen, la ecuación del tiempo es un fenómeno astronómico resultante de la combinación de la órbita elíptica de la Tierra y de la inclinación de su eje, que provoca variaciones en la hora solar verdadera respecto a la hora solar media. Aunque el término «ecuación del tiempo» pueda sugerir un problema matemático complejo, en realidad se trata de una función periódica que resulta útil en ámbitos como la navegación, la astronomía y la medición del tiempo en general.
5. Construcción
En la práctica, un mecanismo de ecuación del tiempo es relativamente simple y no requiere muchos componentes. Sin embargo, su modo de accionamiento merece atención y sus componentes deben diseñarse y fabricarse con gran precisión para garantizar la exactitud de la información.
La pestaña astronómica de este capítulo nos mostró que la curva anual del valor de la ecuación del tiempo es esta:
Figura 2
Valor de la ecuación del tiempo
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5.1 Diseño de la leva de ecuación del tiempo
Para traducir mecánicamente esta información, es necesario transcribir esta curva en forma de una expresión circular con el fin de diseñar una leva que comandará el Indicador de Ecuación del tiempo. La proyección circular de esta curva corresponde al siguiente modelo:
Figura 3
Proyección circular de la curva de Ecuación del tiempo
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Esta curva puede así utilizarse directamente para trazar la forma y el contorno exactos de la Leva de Ecuación del tiempo. La Leva así diseñada servirá de programación mecánica para la Visualización de la función.
6. Principio de funcionamiento
La Leva de Ecuación del tiempo está fijada a la rueda de Ecuación del tiempo, generalmente accionada por un móvil intermedio.
La rueda de la Ecuación del tiempo debe dar un Torno en un año astronómico, es decir, 365,25 días. Por lo tanto, es erróneo accionar un mecanismo de Ecuación del tiempo mediante un Fecha / Calendario perpetuo basado en el calendario gregoriano, que descompone el ciclo bisiesto en tres años de 365 días y un año de 366 días. Al accionar un mecanismo de Ecuación del tiempo mediante un Fecha / Calendario perpetuo, se genera un error de 0,25 días por año, es decir, 0,75 días de error al cabo de tres años. Esta diferencia puede provocar un error de lectura relativamente importante. Por lo tanto, es preferible utilizar un Fecha / Calendario anual o, mejor aún, calcular específicamente un Engranaje para garantizar la velocidad de rotación correcta de la rueda de la Ecuación del tiempo (1 t/365,25 d).
Un palpador se mantiene en contacto con el contorno de la Leva mediante un resorte. El palpador se encuentra en el extremo de una gran palanca pivotante.
Al girar, la Leva hará moverse al palpador, que pivotará en un sentido u otro siguiendo el contorno de la Leva.
El otro extremo del palpador, situado en el lado opuesto de su punto de pivote, termina en un sector dentado (rastrillo). Este engrana con el piñón de la ecuación del tiempo que lleva la aguja de la ecuación del tiempo. Se determinará el valor angular de la visualización a partir de la relación de engranaje entre el sector del palpador y el piñón de la ecuación del tiempo.
Figura 4
Mecanismo de ecuación del tiempo
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