La altura del Sol en Anquela del Ducado

anquela del ducado

El Sol, a parte de regir nuestras vidas y poder saber la hora solar con los relojes de Sol, tiene una influencia en otras disciplinas como la Arquitectura. Ya que es necesario saber cómo varía la altura y el acimut del Sol a lo largo del año; por dónde saldrá y se pondrá el Sol y así orientar una casa y colocar las ventanas de manera adecuada para un buen soleamiento u orientar correctamente unas placas solares o que éstas sigan el movimiento diario del Sol, si son del tipo de placas solares móviles, también llamadas "girasoles" ; qué medidas han de tener los aleros o parasoles de una casa para que en invierno entre el Sol por una ventana y en verano la sombra; o que un rayo de Sol entre por una ventana u orificio practicado en una pared e incida en un punto determinado una hora y día establecidos con anterioridad; tener una iluminación natural bien diseñada que permita la entrada del máximo de luz difusa, procedente de la bóveda celeste, pero al mismo tiempo impedir el soleamiento directo en épocas de calor (en verano, por la tarde); o simplemente saber cómo será el soleamiento para el diseño y durabilidad de elementos constructivos, las previsiones de aislamiento térmico o el cálculo y dimensionado de las instalaciones de climatización.
Todo ello, hoy en día (que tan de moda está la Arquitectura bioclimatica), es esencial para - lo que podríamos llamar - una arquitectura sostenible (palabra muy pronunciada hoy en día por los políticos).

Antes de continuar con nuestro tema, vamos a definir una serie de conceptos claves para entender el resto de esta explicación y que, a su vez, tienen que ver con las coordenadas horizontales astronómicas, que son las primeras que se enseñan en un curso básico de Astronomía.
Los primeros conceptos previos son: (Ver Fig. 1)

conceptos previos
           (fig.1)

Las coordenadas horizontales astronómicas vienen definidas por:  (Ver Fig. 2)

coordenadas horizontales
           (fig.2)

Este sistema presenta inconvenientes importantes ya que los dos círculos de referencia, horizonte y vertical cambian con la latitud del lugar y lo harán también las coordenadas del mismo astro. Por ello son necesarios otros sistemas de referencia que soslayen estas variaciones.
Los arquitectos solían utilizar lo que se llama la Carta Solar Cilíndrica, basada en la proyección del recorrido solar en un cilindro que rodee al observador. Al ser cortado el cilindro por el norte se puede desplegar una proyección plana del recorrido solar, con lectura directa de la Altura y Acimut solar.

cilindro
carta cilindrica

Actualmente, teniendo conocimientos de Astronomía y, como siempre, ayudados de la Informática, podemos predecir cómo serán las variaciones de la Altura y Acimut del Sol a lo largo del año dependiendo de la latitud del lugar.
Veamos cómo varía la Altura y Acimut del Sol en Anquela del Ducado a lo largo del año, recordando que las coordenadas geográficas de  Anquela del Ducado son:

Latitud: 40º  58'  11,39''  N  ;  Longitud: 2º 7'  47,92'' W

Además de la latitud del lugar, tenemos que saber cuál es la declinación del Sol y las horas, para que con las fórmulas correspondientes podamos calcular la Altura y el Acimut del Sol. El gráfico resultante es el siguiente:

altura acimut

La trayectoria del Sol más alta dibujada en gráfico anterior corresponde al solsticio de verano; la trayectoria más baja, al solsticio de invierno; y la trayectoria media a los equinoccios de primavera y otoño. Las líneas transversales corresponden a las horas solares.
Del gráfico anterior podemos extraer mucha información que pasamos a detallar:

    a) La trayectoria (teórica) del Sol es simétrica respecto al acimut 0º (Sur). Así por ejemplo, si el orto del Sol se produce con un acimut de -90º, el ocaso del Sol será de +90º.

    b) Temporalmente también existe una simetría (teórica) respecto al mediodía solar (12 h) pues, por ejemplo, si el orto del Sol se produce a las 6 horas, el ocaso del Sol se produce a las 18 horas.

    c) Teniendo en cuenta que el acimut 0º corresponde al Sur, el acimut +90º al Oeste, y el acimut -90º al Este. No es cierto que el Sol siempre salga por el Este y se ponga por el Oeste. Esto sólo ocurre dos días al año, concretamente los equinocios de primavera y otoño. El resto del año, la salida y puesta del Sol va variando, de forma que:

De esta manera, también se entiende la diferente duración de los días, siendo más largos en primavera y verano que en otoño e invierno.

trayectoria sol

d) Detallando más:

e) También podemos observar que el Sol en Anquela del Ducado nunca posee una altura de 90º, es decir, jamás está situado en el cenit, encima de nuestras cabezas. Por eso las paredes de las casas orientadas al norte jamás se ven sometidas al soleamineto, siempre están en sombra. El Sol puede tener altura de 90º únicamente en lugares situados entre los dos trópicos, el de Cáncer y de Capricornio, que por cierto, tienen una latitud de 23,5º Norte y Sur, respectivamente.

f) Respecto al acimut, decir que en Anquela del Ducado:

Ahora vale la pena que recordemos que, hasta ahora, todas las horas que aparecen son referidas a tiempo solar verdadero y no a la hora oficial.

Desgraciadamente, la hora solar (tiempo solar vertadero) no coincide con la hora que marca nuestro reloj de pulsera. Los relojes mecánicos y electrónicos mantienen un ritmo de variación constante prescindiendo de los fenómenos astronómicos; en cambio, la marcha del Sol no es regular debido a la excentricidad de la órbita y la inclinación del eje terrestre, avanzando o retrasándose su paso por el meridiano del lugar según la época del año, es decir, el mediodía solar no se produce siempre a la misma hora, y por tanto la máxima altura del Sol no se produce diariamente a las 13 horas (horario oficial de invierno) o las 14 horas (horario oficial de verano).

El siguiente gráfico nos muestra a qué hora se produce tal fenómeno en Anquela del Ducado:  (Las curvas roja y azul hacen refencia a los horarios oficiales de verano e invierno, respectivamente)

transito sol

Si quieres saber con mayor detalle las horas del tránsito del Sol, es decir a qué hora se produce la mayor altura del Sol a lo largo del año, o dicho de otro modo, a qué hora el Sol nos indica la dirección del punto cardinal Sur, así como la altura y el acimut del Sol en Anquela del Ducado, puedes consultarlo en esta hoja de cálculo: transito.xls

Podemos destacar que:

Esto supone que, si hiciésemos una foto del Sol en Anquela del Ducado todos los días a las 13/14 horas (hora oficial de invierno/verano)  con la misma orientación hacia el Sur e inclinación de la cámara, obtendríamos una figura como la siguiente:

analema
analema anquela

Figura conocida en Astronomía como Analemma, y que aparece en algunos relojes de Sol, pero eso es otra historia de la que hablaremos en otra ocasión.