Como os relógios de sol funcionam

Como os relógios de sol funcionam - por Tony Moss - parte 4/4

Esta apresentação foi criada por Tony Moss membro da BSS (British Sundial Society). O texto e as ilustrações são propriedade intelectual do autor, que a disponibilizou para fins educacionais para os membros da BSS. A tradução para o português é de responsabilidade do responsável por este blog (Ricardo Cernic) e a sua publicação foi gentilmente autorizada pelo autor e pela BSS (licença geral).

Devido ao extenso conteúdo da apresentação a mesma foi dividida em 4 posts de forma a facilitar a leitura e o entendimento.

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Gráfico da equação do tempo

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Diagrama da órbita anual da Terra ao redor do Sol (fora de escala)

Se a Terra ficasse parada na mesma posição e só rodasse em torno de um eixo vertical* então todos os dias teriam a mesma duração. Quando olhamos para o Sol, o estamos observando a partir de uma plataforma móvel. É a velocidade variando em torno de sua órbita elíptica e o eixo inclinado que são responsáveis pelas variações diárias contabilizados pela Equação do Tempo.

(*) Impossível, é claro, como é o movimento orbital que impede a Terra de ser arrastada para dentro pela gravidade do Sol.

Introdução aos declinantes

Em um relógio de sol vertical apontando para o Sul verdadeiro, em um muro Leste/Oeste, a linha do meio-dia é central e as linhas horárias estão dispostas simetricamente. As horas começam às 6:00 e terminam às 18:00

Relógios de sol em paredes que fazem um ângulo com a linha Leste/Oeste verdadeira são chamados de declinantes.

Na maioria dos casos a linha do meio-dia ainda será vertical, porém o ponteiro estará rotacionado de forma a continuar alinhado com o eixo da Terra.

Paredes declinadas a Leste e a Oeste

Exemplos de relógios de sol

A seguir alguns exemplos de relógios de sol. A legenda está acima de cada figura.

Relógio de sol horizontal com gráfico de equação do tempo

Relógio vertical declinante 54° 20' N, 1° 26' O. Declinação 14° Leste

Relógio equatorial universal - ajustável para qualquer latitude

(face das horas de verão no hemisfério Norte)

(face das horas de inverno no hemisfério Norte)

Relógio polar com abas inclinadas para mostrar as horas de 6:00 às 18:00

(relógios polares planos não podem mostrar as primeiras nem as últimas horas do dia)

Relógio equinocial - escultor Henry Moore - Adler Planetarium, Chicago

(obstruções removidas digitalmente)

Relógio de sol analemático

(se o usuário ficar em pé, no painel central, sobre a data corrente, a sua sombra mostrará a hora solar)

(detalhe do painel com a linha de data)

Relógio de sol poliédrico

(Vinte faces triangulares equilaterais com diversos relógios declinantes e "reclinantes" - não verticais - em cada face)

Relógio horizontal portátil

Heliocronômetro

(converte a hora solar em hora civil - dos relógios comuns)

Nesta réplica de um Duplo Horizontal os ponteiros: inclinado e vertical indicam a hora solar, a hora lunar; bem como, a altitude e o azimute do Sol

Capuccino

a escala se parece com um capuz de monge

This ugly plastic ‘non-dial’ does nothing at all except display the ‘designer’s

ignorance and persuade the general public that ‘real’ sundials don’t work.

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Tony Moss (1938 - ) - professor universitário aposentado com muitos anos de experiência em trabalhos com madeira, plástico e metais. A aventura com relógios de sol começou há cerca de 20 anos, quando um amigo pediu ajuda para construir um relógio em bronze em base a um modelo de papel. Desde então projeta e fabrica relógios de sol. Ele é o dono da LindisfarneSundials que fabrica relógios de sol para qualquer localidade. Desde 1995 é membro da BSS - British Sundial Society.

Como os relógios de sol funcionam - por Tony Moss - parte 3/4

Esta apresentação foi criada por Tony Moss membro da BSS (British Sundial Society). O texto e as ilustrações são propriedade intelectual do autor, que a disponibilizou para fins educacionais para os membros da BSS. A tradução para o português é de responsabilidade do responsável por este blog (Ricardo Cernic) e a sua publicação foi gentilmente autorizada pelo autor e pela BSS (licença geral).

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Relógios horizontais em latitudes diferentes

Tempo solar, correção da longitude e tempo médio de Greenwich (Inglaterra)

O Sol leva quatro minutos para percorrer um grau de longitude de Leste para Oeste.

Todos os relógios de sol na mesma linha de longitude indicam o mesmo horário (como mostrado nos relógios da figura abaixo para maior clareza).

Relógios de sol no meridiano 4° a Oeste estão 16 minutos atrasados em relação do horário de Greenwich e os que estão 8º a Oeste estão 32 minutos atrasados.

Exemplo: Plymouth está 4° 08' a Oeste de Greenwich. Os relógios de sol em Plymouth estão sempre 16 minutos e 32 segundos atrasados.

Em 1880, para evitar o caos quando as primeiras ferrovias permitiram viagens rápidas de Oeste a Leste, o Parlamento estabeleceu o horário médio de Greenwich - Greenwich Mean Time (GMT), de forma que todos os relógios do Reino Unido passaram a indicar o mesmo horário do Big Ben.

Introdução à analema

O primeiro relógio mecânico preciso foi feito em 1656 pelo cientista alemão Christian Huygens. Os seus últimos modelos tinham uma precisão de um segundo por dia. Se ele ajustou o relógio diariamente de acordo com um relógio de sol ele pode, inicialmente, ter pensado que o seu relógio variava de precisão em diferentes épocas do ano, quando de fato era o relógio que estava certo e o relógio de sol que estava variando.

Agora sabemos que todos os relógios estão fora de compasso com os relógios de sol, porque o comprimento dos dias, medido de acordo com o Sol, aumenta de alguns segundos durante um período de 3 meses para depois diminuir em quantidades similares durante os próximos 3 meses, para depois repetir o processo na metade do ano seguinte. A seguir podemos ver o que está realmente acontecendo.

A analema

Se você tirar uma fotografia no mesmo pedaço de filme (fotograma) com 10 dias de intervalo exatamente às 12:00 h do seu relógio você poderia esperar ver alguma coisa como a figura a baixo.

A equação do tempo

A figura em forma de 8 é o que aparecerá no filme após a revelação. Esta figura é chamada de “analema”.

A diferença entre a hora solar e a hora legal (a do relógios comuns) é conhecida como a “Equação do Tempo”.

Para fins práticos necessitamos de uma tabela diária com as correções em minutos e segundos para o relógio de sol ou um gráfico do qual os ajustes diários podem ser deduzidos.

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Tony Moss (1938 - ) - professor universitário aposentado com muitos anos de experiência em trabalhos com madeira, plástico e metais. A aventura com relógios de sol começou há cerca de 20 anos, quando um amigo pediu ajuda para construir um relógio em bronze em base a um modelo de papel. Desde então projeta e fabrica relógios de sol. Ele é o dono da LindisfarneSundials que fabrica relógios de sol para qualquer localidade. Desde 1995 é membro da BSS - British Sundial Society.

Horizontal em Itatiba - SP

Finalmente consegui, após diversos meses, concluir o relógio horizontal para um amigo médico que tem uma casa de campo em Itatiba - SP. Todos os cálculos foram feitos para as coordenadas 22 56' S - 046 43' O e foi utilizada uma placa de ardósia de 80 x 80 cm com 1 cm de espessura.

Como este meu amigo é apaixonado por cavalos gravei em baixo relevo o de desenho de um no ponteiro. A gravação química no latão do ponteiro e na placa com a equação do tempo foi feita por um amigo que trabalha em uma empresa de brindes e esculturas.

O mote utilizado foi:

DISCE • VT • SEMPER • VICTVRVS

aprenda como se fosse viver para sempre

VIVE • VT • CRAS • MORITVRVS

viva como se fosse morrer amanhã

Toda a gravação na pedra foi feita com os cinzéis feitos com brocas de vídea, que descrevi em um post anterior, e com uma microretífica com fresa diamantada. O meu filho mais novo, como sempre, ajudou na execução. O relógio instalado em seu lugar definitivo pode ser visto na figura abaixo.

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Como os relógios de sol funcionam - por Tony Moss - parte 2/4

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Relógios de sol nos pólos e no Equador

Relógios de sol em outras latitudes

Relógios horizontais em outras latitudes

Relógio de sol múltiplo

Ponteiros de aresta plana e a lacuna do meio-dia

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Tony Moss (1938 - ) - professor universitário aposentado com muitos anos de experiência em trabalhos com madeira, plástico e metais. A aventura com relógios de sol começou há cerca de 20 anos, quando um amigo pediu ajuda para construir um relógio em bronze em base a um modelo de papel. Desde então projeta e fabrica relógios de sol. Ele é o dono da LindisfarneSundials que fabrica relógios de sol para qualquer localidade. Desde 1995 é membro da BSS - British Sundial Society.

Como os relógios de sol funcionam - por Tony Moss - parte 1/4

Esta apresentação foi criada por Tony Moss membro da BSS (British Sundial Society). O texto e as ilustrações são propriedade intelectual do autor, que a disponibilizou para fins educacionais para os membros da BSS. A tradução para o português é de responsabilidade do responsável por este blog (Ricardo Cernic) e a sua publicação foi gentilmente autorizada pelo autor e pela BSS (licença geral).

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Como os relógios de sol funcionam

Desde os primórdios dos tempos as pessoas têm regulado suas vidas pelo movimento aparente do Sol e pelas sombras lançadas por seus raios. Dizemos "aparente" porque, naturalmente, é a rotação da Terra sobre seu eixo que faz com que as sombras se movimentem como observamos todos os dias. Quando a Terra gira 15 °, é como se o Sol tivesse se movido 15 ° em torno de seu trajeto diário. Os construtores de relógios de sol usam ambas as convenções, mas geralmente é mais fácil considerar o Sol como estando em movimento.

Talvez o melhor lugar para começar a compreender como os relógios de sol funcionam seria imaginar uma visão pictórica da terra no Pólo Norte. Neste diagrama é o Sol que parece mover-se em 15 ° a cada hora. O elemento que projeta a sombra em um relógio de sol é geralmente chamado gnômon, e suas bordas são os “estiletes” ou ponteiros.

Vista polar

Quatro visualizações da Terra como visto de uma câmera apontando diretamente para baixo de cima do Pólo Norte. A Terra está rodando ao redor do Sol estacionário.

O relógio de sol equatorial

Pode ser surpreendente que o relógio visualizado no Pólo Norte é conhecido como um relógio de sol equatorial. Isso é porque ele está paralelo ao plano do equador.

O relógio polar

O relógio de sol equatorial é, às vezes, chamado de 'Relógio Mestre' porque ele pode ser usado para delinear muitos outros tipos de relógio de sol. Isso é feito pela projeção de suas linhas horárias em qualquer superfície adequada para a visualização da sombra. O relógio de sol polar abaixo é um exemplo óbvio.

O eixo da Terra

Meados do inverno no hemisfério norte é quando o eixo da Terra está inclinado para longe do Sol. O Sol não nasce no Pólo Norte entre outubro e março, enquanto no Pólo Sul o Sol nunca se põe.

Meados do verão no hemisfério norte é quando o eixo da Terra está inclinado na direção do Sol. O Sol nunca se põe no Pólo Norte entre abril e setembro, enquanto no Pólo Sul o sol nunca nasce.

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Tony Moss (1938 - ) - professor universitário aposentado com muitos anos de experiência em trabalhos com madeira, plástico e metais. A aventura com relógios de sol começou há cerca de 20 anos, quando um amigo pediu ajuda para construir um relógio em bronze em base a um modelo de papel. Desde então projeta e fabrica relógios de sol. Ele é o dono da LindisfarneSundials que fabrica relógios de sol para qualquer localidade. Desde 1995 é membro da BSS - British Sundial Society.

© 2010 by British Sundial Society

© 2009, 2010 by Tony Moss

© 2010 Ricardo Cernic - relogiosdesol.blogspot.com - tradução para o português

Fonte: http://relogiosdesol.blogspot.com.br/

Simulador do Sol - Planetário

Clic AQUI OU na imagem para acessar  o simulador 

Fonte: http://astro.unl.edu/naap/motion3/animations/sunmotions.html

Relógio de Sol proposto na OBA

Relógio de Sol 

RELÓGIO DE SOL COM GARRAFA PET

Como você sabe, o Sol é a estrela da qual depende toda a vida na Terra e ele, felizmente, tem um comportamento extremamente regular em sua aparente trajetória diária no céu. Usaremos esta regularidade para construirmos um relógio de sol.

Vamos orientá-lo para que construa um relógio, cujas horas serão lidas pela sombra de um barbante esticado dentro de uma garrafa PET ao redor da qual estão marcadas as horas.

Você sabe que aparentemente o Sol gira ao redor da Terra e que gasta 24 horas para dar uma volta completa.

Num círculo temos 360 graus, logo, dividindo 360 graus por 24 horas obtemos 15 graus para cada hora. Ou seja, o Sol “gira” 15 graus em cada hora ao redor da Terra.

Nosso relógio será bem simples, pois terá só um ponteiro (o barbante dentro da garrafa) e somente as linhas das horas inteiras, ou seja, ele não vai marcar minutos e segundos.

A construção do relógio de Sol usando garrafa PET.

1. Providencie uma garrafa de refrigerante transparente e de paredes retas (cilíndrica) (a da coca-cola, apesar das curvas tem um pedaço que é reto (cilíndrica), então, também serve). Retire o rótulo (prefira garrafa que tenha pouca cola no rótulo).

2. Meça o comprimento da “cintura” da garrafa (na parte reta (cilíndrica), fora de curvas). Coloque uma tira de papel (ou de barbante) ao redor dela e depois com a régua meça o comprimento da tira de papel (ou do barbante). Digamos que este comprimento tenha sido de L

milímetros.

3. Em seguida vamos fazer o mostrador das horas. Divida o comprimento L por 24 (afinal o dia tem 24 horas), e vamos chamar de H à razão L/24, ou seja, H = L / 24. Numa folha de papel sem linhas, trace 13 linhas (não muito fininhas) paralelas, separadas pela distância H. O comprimento pode ser de 10 ou mais centímetros, pois não importa. Sobre cada reta escreve as horas de 18 horas (à esquerda) até as 6 horas à direita.

4. Recorte o papel bem próximo das linhas das 6 e 18 horas e fixe-o com pequenos pedaços de

durex sobre a parede da garrafa PET, de forma que as linhas fiquem ao longo do comprimento

da garrafa.

5. Agora a parte mais difícil. Deve ser feito por um adulto. Com a ponta de uma tesoura de

ponta fina, fazendo movimento de rotação num sentido e no outro, faça um furo bem no centro do fundo da garrafa e outro no centro da tampa.

Outra opção é: segurando com um alicate, ou tesoura de metal ou pano grosso, um prego, aqueça-o numa chama e encoste-o no fundo da garrafa, a qual será furada com extrema facilidade pelo prego quente.

6. Em seguida passe um barbante não muito fino pelo fundo da garrafa e pelo furo da tampinha. Dê vários nós (um sobre o outro) na ponta do barbante que está no fundo da garrafa, para que possamos esticar o barbante dentro dela. Amarre a outra ponta na tampinha de forma que o barbante fique esticado dentro da garrafa, sem fazer “barriga” se ela for colocada deitada.

7. A parte mais fácil: descobrir a LATITUDE da sua cidade (dica: pergunte à sua professora de geografia, ou consulte:http://www.apolo11.com/latlon.php ouhttp://www.aondefica.com/lat_3_.asp )

8. Recorte do transferidor, um triângulo que tenha a abertura exata da LATITUDE da sua cidade (começando pelo zero, claro) e cole-o sobre um papelão grosso de mesmo tamanho, claro.

9. Recorte um retângulo de papelão com a largura e comprimento similar ao da própria garrafa PET que está usando.

Faça um traço no centro do papelão ao longo do seu comprimento, de ambos os lados dele. Cuidadosamente cole o centro deste papelão sobre o primeiro, tal como mostra a figura 4.

10. Coloque a garrafa já montada de forma que a linha das 12 horas fique sobre o traço desenhado no centro do papelão retangular. Está pronto o seu relógio de sol (Figura 5)! Parabéns! Agora é só saber ORIENTÁ-LO para que a sombra do barbante projete sobre as “linhas das horas” a hora solar verdadeira, a qual pode ser bem “próxima” da hora do seu relógio de pulso, dependendo de sua longitude e época do ano.

Observação: Claro que o relógio de sol só funciona sob o Sol e numa certa direção privilegiada. Qual direção? O relógio de sol tem que ficar com sua base sobre a linha NORTE-SUL. Assim o barbante fica apontando (sua parte mais alta) para o PÓLO CELESTE SUL, se você mora no hemisfério Sul e apontando para o PÓLO CELESTE NORTE, se você mora naquele hemisfério.

A questão, então, é como determinar a direção Norte-Sul, certo? Veja os métodos abaixo:

Métodos de determinação da direção Norte-Sul:

· 1 Método: É a direção na qual a sombra (sobre um local plano) de um poste, ou a sua própria sombra é a MENOR DO DIA. Parece o método mais fácil, mas é o mais impreciso. Tente fazer e descobrirá.

· 2 Método: fique você mesmo de pé, imóvel, sob o Sol, de manhã, num lugar plano. Peça para seu colega fazer no chão um risco indo do meio dos seus pés até o final da sua sombra. Peça para ele também contornar os seus pés com um giz para você saber onde pisar à tarde, pois à tarde você precisa ficar no mesmo lugar até que a sua sombra da tarde fique do MESMO COMPRIMENTO que a sombra da manhã. A direção Norte-Sul estará exatamente no meio das duas sombras.

· 3 Método: Quase igual ao anterior, mas você finca uma vareta ou pendura um limão na ponta de um barbante e usa a sombra do barbante) num local plano, sob o Sol. Lá pelas 10 horas faça um círculo no chão, com raio igual à sombra do seu lápis (ou do fio vertical). Veja a figura acima.

À tarde coloque o lápis no mesmo lugar e veja quando a sombra fica do mesmo tamanho daquela da manhã, ou seja, ela vai encostar-se ao círculo novamente. A direção Norte-Sul é a linha que passa bem no meio das duas sombras.

· 4o Método: Use uma bússola, mas NÃO recomendamos, pois a bússola aponta para o norte magnético, o qual difere do geográfico e em alguns lugares difere muito!

Observação: Caso queira ver outras fotos do relógio solar, favor ir no site da OBA e procure em downloads - atividades práticas

Fonte: http://www.oba.org.br/ .

HISTÓRIA Da bússola

A bússola ou compasso magnético é um instrumento que serve para determinar a orientação e que tem sua base apoiada na propriedade de uma agulha magnetizada. Esta agulha imantada assinala a direção do Norte magnético, a qual é ligeiramente diferente para cada zona do planeta e apresenta-se distinto do Norte geográfico. A bússola utiliza como meio de funcionamento o magnetismo terrestre. A agulha imantada indica a direção do campo magnético terrestre, apontando para os polos Norte e Sul. Entretanto a bússola é inútil nas zonas polares norte e sul, devido à convergência das linhas de força do campo magnético terrestre.

Em meados do século XX a bússola magnética começou a ser substituída, principalmente nas aeronaves, pela bússola giroscópica e que atualmente os giroscópios de tais bússolas estão calibrados por feixes de laser.

Na atualidade a bússola está sendo substituída por sistemas de navegação mais avançados e completos, que proporcionam mais informações e precisão; no entanto, ainda é muito popular em atividades que requerem alta mobilidade ou que impeça, devido a sua natureza, o acesso a energia elétrica, da qual dependem os demais sistemas do giroscópio.

História da bússola

A bússola é um instrumento que indica o rumo de uma direção e é empregada por marinheiros, pilotos, caçadores, excursionistas e viajantes para se orientarem. Há dois tipos fundamentais de bússola:

a bússola magnética, que em versões primitivas já era utilizada no século XIII, e o giroscópio ou bússola giroscópica, o qual constituise de um dispositivo desenvolvido no início do século XX. Na bússola magnética o rumo é determinado a partir de uma ou várias agulhas magnetizadas que assinalam a direção do polo norte magnético, sob a influência do campo magnético terrestre. O giroscópio, o qual não é afetado pelo magnetismo terrestre, consiste em um equipamento cujo rotor gira ao redor de um eixo confinado ao plano horizontal de forma que este eixo se alinha com a direção Norte-Sul, paralela ao eixo de rotação terrestre, indicando assim o norte verdadeiro.

A origem da bússola

Pouco se sabe sobre a origem da bússola, ainda que os chineses afirmem que eles a inventaram a mais de 2.500 anos a.C. É provável que fosse usada nos países da Ásia Oriental desde o terceiro século da era Cristã. E há os que opinam que um milênio mais tarde, Marco Polo a introduziu na Europa.

Os chineses usavam um pedaço de cana contendo uma agulha magnética que flutuava sobre a água, e esta indicava o norte magnético. Porém em certas ocasiões não servia, pois necessitava estar em águas calmas, tendo sido posteriormente aperfeiçoada pelos italianos.

O fenômeno do magnetismo era conhecido; se sabia desde a muito tempo que um elemento fino de ferro magnetizado indicava a direção do norte. Já no século XII existiam bússolas rudimentares e em 1269, Pietro Peregrino de Maricourt, alquimista da região da Picardía, descreveu e desenhou em um documento, uma bússola com agulha fixa (entretanto sem a rosa dos ventos). Os árabes se sentiram muito atraídos por este invento; utilizando-a em seguida e a fizeram ser conhecida em todo o Oriente.

A bússola (de "buxula", caixa feita de madeira) é um instrumento magnético que aparece descrito na Divina Comédia de Dante, da seguinte maneira: "Os navegantes têm uma bússola que no meio tem encravado em um parafuso, uma folha de papel leve que gira em torno do dito parafuso; dita folha tem muitas pontas e numa delas tem pintada uma estrela traspassada por uma ponta de agulha; quando os navegantes desejam ver onde está a direção seguida, marcam tal ponta com o imã."

Outros historiadores assinalam que a primeira bússola de

navegação prática foi inventada por um armeiro de Positano (Itália), Flavio Gioja, entre os séculos XIV e XV. Ele foi quem a aperfeiçoou suspendendo a agulha sobre uma pua de forma similar a que atualmente temos e a encerrou em uma caixa com tampa de vidro.

Mais tarde apareceu a "rosa dos ventos", um disco com marcas de divisões de graus e subdivisões, que assinalavam 32 direções celestes, e que foi a bússola maritima que se utilizou até o fim do século XIX.

Posteriormente se logrou um novo avanço, quando o físico inglês Sir William Thomson (Lord Kelvin) logrou independizar este instrumento do movimento do barco durante as tempestades e anulou os efeitos dos materiais de construção dos barcos sobre a bússola magnética.

Utilizou oito fios delgados sujeitos à rosa dos ventos, em lugar de uma agulha pesada e preencheu o recipiente de azeite para diminuir as oscilações.

No começo do século XX aparece a bússola giroscópica ou

também chamada girocompasso. Consiste em um giroscópio, cujo rotor gira ao redor de um eixo horizontal paralelo ao eixo de rotação da terra. São agregados dispositivos que corrigem a desviação, a velocidade e o rumo; e nos transatlânticos e navios normalmente estão

conectados eletricamente a um piloto automático. Este giroscópio nos dá a direção do norte verdadeiro, enquanto que a bússola magnética, nos dá a direção do norte magnético.

No século VI a.C., se descobriu (através de um pastor, segundo a lenda) que certa classe de mineral atraía o ferro. Como foi achado nas cercanias da cidade de Magnesia, na Ásia Menor, foi chamada de pedra de Magnesia, e o fenômeno se denominou magnetismo. Este foi estudado pela primeira vez por Tales de Mileto. Mais adiante se descobriu que se um fragmento de ferro ou aço fosse friccionado com o mineral magnético (imã), ficava magnetizado (imantado).

Também foi descoberto que se fosse permitido a uma agulha magnética girar livremente, sempre assinalaria a direção Norte-Sul.

Ignora-se como foi o processo do descobrimento, porém os chineses foram os primeiros em perceber essa propriedade. Assim se refere nos livros chineses que datam do século II.

Os chineses nunca se serviram da bússola para estabelecer o rumo na navegação. Os Árabes aprenderam com os chineses o fenômeno da imantação e talvez alguns cruzados o aprenderam por sua vez dos Árabes, chegando assim a Europa.

Em 1180, o sábio inglês Alexander Neckam (1157-1217) foi o primeiro europeu que fez referência a essa capacidade do magnetismo para assinalar a direção. Com o tempo a agulha magnética foi colocada sobre um cartão marcado com várias direções, a agulha podia mover-se livremente em torno do cartão. Ao dispositivo foi dado o nome de

bússola, palavra que deriva de outra latina que significa caixa. Na terminologia marinha a bússola é chamada de compasso (que  provém de uma palavra francesa que significa girar).

História prévia

Antes da criação da bússola, a orientação em mar aberto era determinada através da posição dos corpos celestes. Em algumas vezes a navegação se apoiava no uso de sondas. As dificuldades principais que se apresentavam com o uso destes métodos eram as águas demasiadamente profundas para o uso de sondas, e ainda que muitas vezes o céu se encontrava demasiadamente nublado ou o clima apresentava muita neblina. A bússola era usada principalmente para resolver estes problemas, entretanto, culturas que não padeciam destes problemas adotaram pouco o uso deste instrumento. Tal é o caso dos árabes, que geralmente contavam com céu claro ao navegar o Golfo Pérsico e o Oceano Índico. Por sua parte, os marinheiros do pouco profundo mar Báltico fizeram uso intensivo e extensivo das sondas. O astrolábio, antiga invenção grega, também ajudava na navegação.

Mesoamérica

O descobrimento de um artefato Olmeca de hematita que

funcionava de forma similar a uma bússola tem gerado teorias de que “os Olmecas” poderiam ter descoberto e usado uma bússola de magnetita antes do ano 1000 a.C.

China

Joseph Needham atribui a invenção da bússola à China em

Science and Civilization in China (Ciência e Civilização na China), porém devido à existência de desacordo na data de aparição do artefato, é apropriado listar literaturas antigas que fazem referência a sua possível invenção, em ordem cronológica:

· A mais antiga referência ao magnetismo, na literatura chinesa, se encontra em um livro do século IV denominado 鬼谷子: "Livro do chefe do vale dos demônios" (Book of the Devil Valley Master): "A magnetita faz com que o ferro seja atraído."

· A primeira menção da atração magnética de uma agulha se encontra no livro chinês, escrito entre os anos 20 e 100 (Louenheng): "Uma magnetita atrai uma agulha." Em 1948, Wang Tchen-touo tentou construir uma bússola em forma de colher que apontava para o sul, baseando-se no texto. Entretanto disse que "não há nenhuma menção explícita de um magneto no Louenheng" e que "se deve assumir algumas hipóteses para poder chegar a alguma conclusão".

· A primeira referência a um dispositivo magnético usado como sinalizador de direções está em um livro da Dinastia Song com data de 1040-1044. Ali se encontra uma descrição de um "peixe que assinalava o sul" em um taça de água, que se alinhava na direção do sul. No escrito, o objeto é recomendado como método de orientação na "escuridão da noite". Não há, entretanto, nenhuma menção a seu uso na navegação, nem de como o peixe fora magnetizado.

· A primeira referência indiscutível a uma agulha magnetizada em escritos chineses aparece em 1086. O “Ensaio do tesouro dos sonhos” escrito por Shen Kuo, da dinastia Song, o qual continha uma descrição detalhada de como os geomantes magnetizaram uma agulha friccionando sua ponta com magnetita e suspendendo a agulha magnética com um fio de seda com um pouco de cera no

centro da agulha. Shen Kuo assinalou que uma agulha preparada deste modo, algumas vezes apontava para o norte e outras vezes para o sul.

· O primeiro escrito que faz alusão ou uso de uma agulha

magnetizada na navegação é o livro “Charlas de la mesa de

Pingzhou” (Pingzhou Table Talks, de Zhu Yu, com data do ano de 1117: "O navegante conhece a geografia, ele observa as estrelas de noite, observa o sol de dia; quando está escuro e nublado, ele observa a bússola". Isto, supostamente, haveria recebido uma valiosa ajuda do descobrimento de Shen Kuo, do conceito do norte verdadeiro: a declinação magnética para o polo norte magnético.

Muitas das antigas bússolas chinesas eram utilizadas conjuntamente na magia, na ciência e na protociência, por exemplo a bússola magnética é um instrumento fundamental na geomancia e o feng shui; as bússolas chinesas tradicionais para o feng shui em lugar dos pontos cardiais (N-E-S-W) normalmente tem por marco os hexagramas binários do I Ching, quer dizer que tais bússolas chinesas estão no centro do diagrama chamado Pa Kua e o ponto cardial que normalmente utiliza como referência é o Sul já que para a tradição Chinesa o Norte era desastroso (pois o frio era associado a morte) e por oposição o Sul era (como o Este) farto e abençoado (de onde

consideravam que vinha o calor e com ela a vida).

Desenvolvimentos e usos posteriores na China

· O primeiro uso de uma bússola de navegação de 48 posições no mar está mencionado em um livro intitulado "Las aduanas de Camboya", escrito por Zhou Daguan, diplomático da dinastia Yuan.

Ali se descreve sua viagem em 1296 desde Wenzhou até Angkor Thom, aonde um marinheiro tomou a direção da agulha de "ding wei", equivalente a 22,5° SO. Logo ao chegar em Bária, o marinheiro tomou o dado da "Agulha (bússola) de Kun Shen", equivalente a 52,5° SO.

· O mapa de navegação de Zheng He, também conhecido como o "Mapa Mao Kun", contém uma grande quantidade de detalhadas tomadas de agulha de viagens de Zheng He.

· Um manual de instruções intitulado Shun Feng Xiang Song (Ventos propícios ou justos para campanhas) na Biblioteca Bodleiana contém grandes detalhes acerca do uso da bússola de navegação.

Difusão

Existe um grande debate em torno do que aconteceu com a

bússola logo de seu aparecimento na China. Diferentes teorias incluem:

· Viagem da bússola desde a China até o Médio Leste através da Rota da Seda, e logo a Europa.

· Transferência direta da bússola da China à Europa, e logo da Europa ao Médio Leste.

· Criação independente da bússola na Europa, e logo passou desta ao Médio Leste.

As duas últimas teorias se apóiam em evidências do aparecimento da bússola em trabalhos europeus antes que nos arábicos. A primeira menção européia de uma agulha magnetizada e seu uso entre marinheiros ocorreu em De naturis rerum (As coisas naturais), de Alexander Neckam, provavelmente escrito em Paris em 1190. Outra evidência para isto inclui a palavra árabe para "bússola" (al-konbas),

similar ao kompass ou compass das línguas germânicas, possivelmente derivada da antiga palavra italiana para "brujula".]

No mundo árabe, a mais remota referência ao dispositivo se encontra no livro "Tesaurus de los mercaderes" (The Book of the Merchant's Treasure), escrito em árabe por Baylak al-Kibjaki no Cairo em 1282. Dado que o autor descreve ter presenciado o uso de uma bússola em uma viagem de barco 40 anos antes, alguns eruditos se inclinam a anteceder a possivel data de aparição do objeto consequentemente. Também há uma menção muçulmana a uma

bússola com forma de peixe de ferro em um livro persa de 1232.

Na Europa a bússola ou compasso magnético é oficialmente

conhecido desde o Renascimento, inicialmente se acreditava que funcionava através de bruxaria, donde provém seu nome mais comum que é um diminutivo de bruxa; desde o final da Idade Média até aproximadamente metade do século XIX se acreditava que a agulha imantada apontava para o Polo Norte e se acreditava que isto acontecia porque, se imaginava a exigência, no Polo Norte, de uma gigantesca montanha de ferro ou de magnetita no meio de uma ilha (imaginária) a qual se chamou Escarpa Negra.

Possível invenção independente na Europa

Existem vários argumentos a favor ou contrários da teoria de que a bússola européia foi um invento independente.

Argumentos a favor:

· A bússola de navegação européia aponta para o norte, contrária a bússola chinesa que sempre aponta para o sul.

· A bússola européia sempre teve 16 divisões básicas, não 24  como a chinesa.

· A aparente impossibilidade dos árabes de servirem como intermediários entre leste e oeste devido ao aparecimento mais cedo da bússola na Europa que no mundo muçulmano.

· O fato de que a bússola européia evoluiu rapidamente da agulha

magnetizada (1190) à bússola seca (entorno de 1300) poderia

indicar que o anterior invento do artefato de agulha e taça foi feito independentemente.

Argumentos contra:

· A prioridade temporal da bússola de navegação chinesa (1117) comparada com a européia (1190).

· A forma comum das primeiras bússolas européias com uma agulha flutuante em uma taça de água.

Impacto no Mediterrâneo

No Mediterrâneo, a introdução da bússola de navegação, no início somente conhecida como um sinalizador magnetizado flutuando em uma taça de água gerou, juntamente com as melhorias nos métodos de cálculos "a olho" e o desenvolvimento das cartas portulanas, um incremento na navegação durante os meses de inverno na segunda metade do século XIII. Enquanto que a tradição até então evitava realizar viagens marítimas entre outubro e abril, devido, em parte, a falta de céu claro durante o inverno, o prolongamento das temporadas de navegação resultaram em um gradual, porém sustentado incremento do tráfico marinho. Em torno de 1290, a temporada de navegação podia iniciar ao final de janeiro ou em fevereiro, e terminar em dezembro. Esses meses adicionais eram de considerável importância econômica. Por exemplo, permitiu as frotas venezianas fazerem duas viagens anuais, em vez de uma só. 

Ao mesmo tempo, o tráfico entre o norte da Europa e sua zona mediterrânea se incrementou notoriamente, com o aparecimento de viagens comerciais diretas desde o Mediterrâneo até o canal inglês nas décadas finais do século XIII.

Alguns críticos como Kreutz opinam que não foi se não a partir de 1410 que realmente o uso da bússola, como meio de orientação se popularizou.

Utilização na mineração

A bússola foi utilizada pela primeira vez como ferramenta de orientação, em baixo da terra, na cidade mineira de Massa, Itália, aonde agulhas magnetizadas flutuantes se usaram como guias para determinar a direção dos túneis a partir do século XIII. Na segunda metade do século XV, a bússola pertencia ao equipamento básico que eram utilizados pelos mineiros do Tirol para seus trabalhos e terem a localização das rotas planejadas e, pouco tempo depois foi publicado um tratado que continha os usos da bússola em trabalhos subterrâneos, escrito pelo mineiro alemão Rülein von Calw (1463- 1525).

A bússola seca

A bússola seca foi inventada na Europa ao redor do ano de 1300. Este instrumento consta de três elementos: uma agulha magnetizada, uma caixa com recobrimento de vidro e uma carta náutica com a rosa dos ventos desenhada em uma de suas faces. A carta seria aderida na agulha, que por sua vez se encontrava sobre um eixo de forma que poderia girar livremente. Como a bússola era posta em linha com a quilha do barco e a carta girava sempre que o barco mudasse de direção, o instrumento indicava a todo o momento o rumo que apresentava o barco. Apesar de que o sistema de agulhas em caixas já havia sido descrito pelo erudito francês Peter Peregrinus em 1269, foi o italiano Flavio Gioja, piloto marinheiro originário de Amalfi, quem aperfeiçoou a bússola de navegação suspendendo a agulha sobre a carta náutica, dando ao instrumento sua aparência familiar. Esse modelo de bússola, com a agulha atada a um cartão rotatório, também é descrito em um comentário da Divina Comédia de Dante  (1380), e em outra fonte se fala de uma bússola portátil em uma caixa (1318), supondo-se que a bússola seca era conhecida na Europa nesta época.

Bússola marítima do século XIX

Bússolas modernas

Bússolas moderna com líquido. Bússola Suunto

As bússolas de navegação atuais utilizam uma agulha ou disco magnetizados dentro de uma cápsula cheia com algum líquido, geralmente azeite, querosene ou álcool; ditos fluídos fazem com que a agulha se detenha rapidamente em vez de oscilar repetidamente ao redor do norte magnético. Foi em 1936 que Tuomas Vohlonen inventou a primeira bússola portátil cheia de líquido, desenhada para uso individual. Ademais, algumas bússolas incluem um transportador incorporado que permite tomar medidas exatas dos rumos diretamente de um mapa. Algumas outras características usuais nas bússolas modernas são escalas para obter medidas de distâncias em mapas, marcas luminosas para usar a bússola em condições de pouca luz e mecanismos ópticos de aproximação e observação (espelhos, prismas, etc.) para obter medidas de objetos distantes com grande precisão.

Bússola com espelho e clinômetro Bússola de Geólogo

Algumas bússolas especiais usadas atualmente incluem a

bússola de Quibla, usada pelos muçulmanos para obterem a direção de Meca ao fazerem suas preces, e a bússola de Jerusalém, usada pelos judeus para acharem a direção de Jerusalém para realizarem suas orações.

Bússola de Quibla

Balanceamento de uma bússola

Devido a que a inclinação e intensidade do campo magnético terrestre varia a diferentes latitudes, as bússolas geralmente são balanceadas durante sua fabricação. Este balanceamento previne medidas errôneas da bússola devido às mencionadas variações do campo magnético. A maioria dos fabricantes balanceiam suas bússolas para uma das 5 zonas terrestres, que vão desde à zona 1, que cobre a maior parte do hemisfério norte, à zona 5, que cobre a Austrália e os oceanos do sul. Suunto, fabricante de equipamentos para exploração, introduziu no mercado as primeiras bússolas de 2 zonas, que podem serem usadas em um hemisfério completo, inclusive serem usados no outro em terem falhas importantes de precisão.

Países representativos de cada zona

· Zona 1: Hemisfério Norte (Estados Unidos, Norte da Europa e

Ásia)

· Zona 2: México, América central, Panamá, Colômbia, Venezuela, Norte da África

· Zona 3: Peru, Bolívia, Brasil, África central

· Zona 4: Paraguai, Uruguai, Sul da Argentina, Nova Guiné, Sul da África

· Zona 5: Austrália, Antártica, Nova Zelândia

Sistema de orientação e localização atual

Hoje em dia a tecnologia e a computação, além do avanço

satelitário, tem deixado de lado a bússola substituindo-a pelo GPS (Global Position System - Sistema de Posicionamento Global). Este sistema fornece as coordenadas exatas as quais são calculadas mediante uma triangulação que realizam os satélites deste sistema. Os equipamentos de posicionamento têm o tamanho de um telefone celular, ou o de uma calculadora científica. Estes permitem obter em qualquer parte do globo, informações das coordenadas, enquanto que outros modelos adicionam mapas da zona que incluem ruas, posto de combustível, sanitários, hotéis, restaurantes e até o relevo.

Constelação de Satélites do GPS GPS

Atualmente todas as aeronaves, embarcações, equipes militares podem utilizar estes equipamentos para suas orientações. Entretanto, barcos e aviões seguem levando bússolas melhoradas que podem servir como guia para falhas em sistemas mais precisos. As pessoas dedicadas a atividades como os que praticam caminhadas ou exploração, também continuam utilizando a bússola, já que não apresentam partes frágeis e os erros são menores. Além disso não necessitam de pilhas ou baterias (o que é relevante desde o ponto de vista ecológico e prático) ou acesso a uma tomada elétrica.

Referências

Apéndice 2, Mapa Mao Kun; Ying-yai Sheng-lan; en español: "El examen total de la costa del Océano" realizado en 1433 d.C por Ma Huan (versión más difundida aún está em inglés como: The Overall Survey of the Ocean's Shores 1433 by Ma Huan), traducido por J.V.G. Mills, Hakluty Society, Londres 1970; reimpreso por the White Lotus Press (Imprenta del Loto Blanco) 1997 ISBN 974-8496-78-3 Brunton Basic Compass with Protractor» (en inglés). Consultado el 16 de maio de 2011.

Carlson, J.B. 1975. Lodestone Compass: Chinese or Olmec Primacy? Multidisciplinary Analysis of an Olmec Hematite Artifact from San Lorenzo, Veracruz, Mexico, Science, New Series, Vol. 189, nº 4205 (Sep. 5, 1975), pp. 753-760.

Karl-Heinz L. 1997. Volker Schmidtchen: Propyläen Technikgeschichte. Metalle und Macht 1000-1600, Berlin, p.62-64 ISBN 3-549-05633-8

Kreutz, B.M. 1973. Mediterranean Contributions to the Medieval Mariner's Compass, Technology and Culture, Vol. 14, nº3. (Jul., 1973), ps.368, 369, 370, 376.

Kreutz, B.M. 1973. Mediterranean Contributions to the Medieval Mariner's Compass, Technology and Culture, Vol. 14, nº 3. (Jul., 1973), p.368-373f.

Kreutz, B.M. 1973. Mediterranean Contributions to the Medieval Mariner's Compass, Technology and Culture, Vol. 14, nº 3. (Jul., 1973), p.373-374.

Lane, F.C. 1963. The Economic Meaning of the Invention of the Compass, The American Historical Review, Vol. 68, nº 3. (Abr., 1963), p.616.

Lane, F.C. 1963. The Economic Meaning of the Invention of the Compass, The American Historical Review

Texto original: Wikipédia, la enciclopedia libre Junho/2011 - Tradução, ampliação e ilustrações: Iran Carlos Stalliviere Corrêa- IG/UFRGS

Orientação

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A ROSA DOS VENTOS

Todo o Escuteiro deve saber orientar-se no campo.O primeiro passo para o domínio das técnicas de orientação é o conhecimento da Rosa dos Ventos. A Rosa dos Ventos é constituída por 4 Pontos Cardeais, 4 Pontos Colaterais e 8 Pontos Sub-Colaterais.

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O Movimento do Sol
O sol nasce aproximadamente a Este e põe-se a Oeste, encontrando-se a Sul ao meio-dia solar. A hora legal (dos relógios) está adiantada em relação à hora solar: no Inverno está adiantada cerca de 36 minutos, enquanto que no verão a diferença passa para cerca de 1h36m.

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Os Pontos Cardeais

NORTE	setentrião	0º	ponto fundamental a que se referem normalmente as direcções
SUL	meridião; meio-dia	180º	ao meio-dia solar o sol encontra-se a Sul do observador
ESTE	leste; levante; oriente; nascente	90º	direcção de onde nasce o sol
OESTE	poente; ocidente; ocaso	270º	direcção onde o sol se põe; também aparece como W ("West")

Os Pontos Colaterais

NE	Nordeste	45º
SE	Sueste	135º
SO	Sudoeste	225º
NO	Noroeste	315º

Pontos Sub-Colaterais

NNE	Nor-Nordeste	22,5º
ENE	Lés-Nordeste	67,5º
ESE	Lés-Sueste	112,5º
SSE	Su-Sueste	157,5º
SSO	Su-Sudoeste	202,5º
OSO	Oés-Sudoeste	247,5º
ONO	Oés-Noroeste	292,5º
NNO	Nor-Noroeste	337,5º

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