Ce oră arată ceasul solar de la Grădina Botanică din Cluj-Napoca?

Ceasul solar de la Grădina Botanică din Cluj-Napoca

Duminica trecută am constatat că dintre turiştii care vizitează Grădina Botanică mulţi privesc ceasul solar de acolo cu mare mirare. Din păcate nu există niciun panou informativ care să descrie mecanismul de citire a orei, iar oamenii se limitează să compare ora dată de umbra tijei înclinate cu ora ceasului "normal" fără să înţeleagă diferenţele fundamentale dintre cele două. Deoarece în majoritatea cazurilor timpul citit de pe cadranul solar nu corespunde cu ora indicată de ceasurile "normale" m-am gândit să ofer câteva explicaţii. Care este motivul pentru această abatere? Şi de ce nu merge bine ceasul solar? Regretatul Arnold Zenkert ar răspunde paradoxal: dacă ceasul solar nu merge bine înseamnă că el funcţionează corect! Căci ceasul solar se referă la cu totul altă cronometrie faţă de cel mecanic, bazată pe ceea ce numim timp solar adevărat.

Timpul solar adevărat

Pentru un observator terestru din emisfera nordică Soarele răsare dinspre est, culminează în sud pe linia imaginară numită meridianul locului după care se deplasează spre vest. Pe cale de consecință, în localitățile apusene astrul zilei va atinge altitudinea maximă cu o anumită întârziere față de cele răsăritene, proporţională cu diferenţa de longitudine. Cu alte cuvinte, pe măsură ce ne îndreptăm spre vest, fiecare grad de longitudine parcursă întârzie amiaza solară cu aproximativ 4 minute. Între Cluj şi Braşov diferența de timp este de circa 8 minute, între Mărăşti şi Mănăştur de numai 15 secunde.

Răsărind din est (dreapta), Soarele culminează mai repede la Braşov decât la Cluj

Ora standard

Odată cu revoluția mijloacelor de transport și comunicație, nefiind deloc practic ca fiecare localitate să aibă ora ei, țările au convenit la standardizarea măsurării timpului prin împărțirea globului în 24 de fuse orare a câte 15 grade fiecare, care de regulă urmăresc granițele statelor și în cuprinsul cărora se menține aceeași oră legală. Astfel, mijlocul feliei orare 0 trece prin localitatea Greenwich, Marea Britanie, în vreme ce România se înscrie în fusul orar aferent meridianului de 30 grade, care trece peste vestul Mării Negre undeva în apropiere de Sulina. El marchează reperul nostru de timp legal, o diferență temporală de +2 ore față de GMT-ul Londrei.

Fusurile orare europene. România se înscrie în ora Europei de Est,
aferentă meridianului de 30 de grade  

Corecţia de longitudine

Până în 1893-1894, când a fost adoptată la noi ora standard, satele şi oraşele româneşti se raportau la ora ceasului din turla bisericii, care măsura timpul propriu solar al fiecărei localităţi, dar în prezent toate localităţile din ţara noastră măsoară timpul zonal prin raportare la meridianul de 30 de grade, fapt ce conduce la următoarea complicaţie pentru afişajul cadranelor solare. Pe de o parte, ora ceasurilor mecanice din Cluj va coincide prin convenție cu cea din Brașov. Pe de altă parte, cadranele solare din Cluj și Brașov se află la o diferența de 6,5 respectiv 4,4 grade vest față de meridianul reper al fusului nostru orar, iar această diferență tradusa în timp produce pentru cele două localități o amiază locală întârziată cu 6,5x4=26 minute respectiv 4x4,4= 17,6 minute față de ora standard indicată de ceasul "normal" (12:00). Din raţiuni practice, unele cadrane solare de provenienţă mai nouă, printre care se numără şi cel din Grădina Botanică din Cluj-Napoca, au încorporate în design corecția de timp pentru diferenţa de longitudine până la meridianul standard de referinţă, iar în asemenea cazuri cadranele vor indica timpul zonal şi nu timpul localităţii respective. Cum ne dăm seama de acest lucru? În primul rând, găsim afişat marcajul EET care ne arată că ceasul măsoară nu timpul solar adevărat, ci Eastern European Time, timpul fusului orar al Europei de Est.

EET sau Eastern European Time, ora Europei Orientale

În al doilea rând, putem observa că umbra tijei la momentul amiezii locale, desemnată prin chenarul SOLAR NOON, nu coincide cu ora 12, sau altfel spus ora 12 nu se află în planul meridianului. La cadranul din Grădina Botanică amiaza solară este marcată cu câteva minute înaintea orei 12:30 (valoarea exactă ar trebui să fie 12:25:39).

Corecţia de longitudine

Corecţia orei de vară

O altă convenție internațională, la care România a aderat din 1932 , prevede adoptarea așa-numitei ore de vară. Începând cu ultima duminică din martie și până la ultima duminică de octombrie ceasurile noastre sunt date înainte cu o oră pentru ca principalele activități umane să se desfășoare cât mai mult posibil pe lumină naturală, în acest fel economisindu-se energia electrică necesară iluminatului. Astrul zilei nu se lasă însă păcălit, cadranele solare fiind imune la asemenea convenții: spre deosebire de ceasurile mecanice ajustabile, ele vor indica mereu ora după același etalon astronomic, indiferent de rânduiala omului. Aşadar, în intervalul sezonier sus-menţionat trebuie să adunăm o oră la timpul indicat de ceasul solar. 

Corecţia ecuaţiei timpului

Dacă ne propunem să stabilim în fiecare zi momentul culminației superioare a Soarelui sau amiaza solară, atunci când astrul zilei se află deasupra punctului cardinal sud sau când lungimea umbrei gnomonului este minimă, vom descoperi că intervalul de timp care delimitează două asemenea evenimente succesive pentru aceeaşi localitate variază în decursul anului. Raportată la ora ceasului "normal", amiaza solară vine ba mai iute, ba mai târziu, fenomen care a determinat pe meşteşugarii parizieni să trâmbițeze acum aproape 300 de ani: "Soarele indică timpul în mod înșelător!". Problema este una falsă și pretinsa superioritate a ceasului mecanic poate fi combătută cu ușurință. Datorită oscilațiilor regulate ale mecanismelor sale interioare, putem afirma că limbile ceasornicului nu reflectă mișcările Soarelui capricios adevărat de pe cer, ci acelea ale unui soare fictiv mijlociu (mediu) care, spre deosebire de cel real, prezintă o mișcare imaginară uniformă, după o medie zilnică anuală. În cazul ceasurilor mecanice vorbim așadar de măsurarea unui timp mijlociu (mediu), în vreme ce umbra cadranelor reflectă mişcarea Soarelui adevărat care prezintă un parcurs ciclic aflat sub influențele orbitei eliptice a Pământului și înclinării axei terestre: astrul zilei fie accelerează, fie rămâne în urmă față de meridian. Prin urmare, cadranele solare încep anul înregistrând o mică întârziere față de timpul mijlociu, diferență care crește până la 15 minute în februarie. Variația de timp se reduce apoi primăvara și vara la cel mult 4 respectiv 7 minute, după care toamna începe să crească, atingând un avans de mai bine de 15 minute în lunile octombrie și noiembrie. Diferențele maxime se înregistrează pe 11 februarie (plus 14 minute și 22 secunde) şi 4 noiembrie (minus 16 minute și 23 secunde). Cadranul solar de la Grădina Botanică din Cluj-Napoca are prevăzute aceste variaţii sub forma unui grafic botezat ECUAŢIA TIMPULUI. Această denumire întâlnită şi în literatură este cam improprie deoarece nu se referă la o ecuaţie propriu-zisă, ci la diferenţa între timpul solar adevărat şi timpul solar mijlociu. Desenul ne arată ultimul pas pentru a ajunge la timpul ceasului modern: în funcţie de luna în care ne aflăm şi de poziţia curbei sinusoidale relativ la nivelul zero mai trebuie să adunăm sau scădem la ora ceasului solar un anumit număr de minute (add mins/subtract mins). Poziţiile deasupra lui 0 arată că ceasul solar merge în urma timpului mijlociu şi trebuie operată o adunare, în vreme ce poziţiile sub 0 arată că ceasul solar merge înaintea timpului mijlociu şi trebuie operată o scădere. De 4 ori pe an, în jurul datelor de 15 aprilie, 14 iunie, 1 septembrie și 24 decembrie, timpul solar adevărat devine egal cu timpul solar mijlociu şi atunci nu mai trebuie aplicată corecţia ecuaţiei timpului. 

Ecuaţia timpului arată diferenţa dintre timpul solar adevărat şi timpul solar mijlociu

În concluzie, dacă de exemplu pe 27 aprilie umbra cadranului solar din Grădina Botanică indică ora 4:30 pm, pentru a obţine ora "normală" a ceasurilor noastre vom adăuga ora corespunzătoare avansului de vară şi vom scădea circa 2 minute aferente curbei la final de luna aprilie (când ceasul solar merge înainte) obţinând 5:28 pm. Precizia de un minut este cu adevărat remarcabilă.

27 aprilie ora de vară 17:28, cadranul solar indică în mod corect 16:30.

La final o curiozitate pe care probabil aţi intuit-o deja: ora cadranului solar din Grădina Botanică va coincide cu afişajul ceasurilor "normale" doar o singură dată pe an, pe 24 decembrie.