MECÂNICA CELESTE-GNOMONS
A abóbada celeste, com suas constelações, seus sóis, sua nebulosas e suas miríades estrelas, polvilhando o infinito. Sempre tiveram sobre o homem uma poderosa e exrtaordinaria influencia. Pela sua observação constante é que ele certamente chegou a compreender que leis imutáveis guiavam os astros em seus exatos percursos pelo firmamento. E assim podê se basear em determinadas estrelas e constelações para se orientar em relação a um objeto a atingir, quer viajando por terra ou por mar.
Dessa observação do macrocosmo apareceram os primeiros astrônomos e por certo foram eles os primeiros homens a se preocuparem com a medição cientifica do tempo, uma vez que, da mecânica celeste com seus fenômenos repetindo-se em ciclos constantes, é que haveria de surgir o medidor de tempo, em tudo e por tudo destinado a permitir ao homem ter uma noção mais exata da fugaz passagem do tempo, nessa cadência constate que as leis do Universo determinam. A ciência de medir o tempo ligou-se, portanto, de uma forma lógica à astronomia, que atraiu, nas primeiras civilizações, os homens da ciência mais proeminentes. Desse modo astrônomos, físicos, matemáticos, sacerdotes, médicos e filósofos se preocuparam com a criação de instrumentos que pudessem assinalar o transcorrer do tempo.
Para a medição do tempo havia necessidade de estabelecer-se uma divisão e para isso era mister que o homem tomasse, como ponto de partida, um acontecimento físico o qual lhe pudesse servir como referencia, dentro do periodismo cíclico do movimento dos astros.
Primitivamente o homem se limitou a dividir o tempo apenas em dias e noites; a luz e a sombra assim lhe sugeriram a forma mais simplista, mais lógica e mais natural de estabelecer a primeira medição do tempo. O passo seguinte foi o fracionamento do período diurno em certo numero de partes, que podemos chamar de horas, e isto foi possível graças à movimentação da sombra dos corpos iluminados pelo sol.
Dentre povos que na antiguidade se interessaram pela astronomia e, conseqüentemente, pela medição do tempo, podemos citar os egípcios, chineses, babilônios, indianos, judeus e caldeus.
O primeiro relógio com que o homem pode contar, foi sem duvida o relógio de Sol. O astro rei, que tanta influencia teve sobre a humanidade, desde eras as mais primitivas, esteve sempre presente na vida do homem, quer por determinar o dia e a noite ou ainda por estabelecer as quatro estações do ano e conseqüentemente os períodos de plantio e colheita. Tal foi o seu domínio que chegou a se adorado que, como centro do nosso sistema solar, alem de ser de dar luz e calor à Terra e assim proporcionar a vida sobre a superfície, permitiu ao homem a criação do seu primeiro relógio. Primitivamente era a sombra projetada por uma arvore ou uma pedra mais alta e afilada que, movimentando-se com o passar das horas, permitia ao homem ter noção do escoar do tempo.
Depois de tudo leva a crer que o primeiro medidor de tempo, conhecido e realmente usado pelo homem, tenha sido um simples e rústico bastão fincado deliberada e conscientemente no solo. Era sem duvida o mais intuitivo e na verdade o mais lógico e funcional relógio que se poderia imaginar, para uma época tão remota e tão primitiva, situada muito provavelmente ao redor de 5.000 anos passados.
Com o passar dos séculos, a evolução de sua mente e, como homem aperfeiçoou esse primitivo e natural marcador de tempo e construiu os Gnomons. Eram, esses primeiros relógios solares constituídos por simples obeliscos de pedra, localizados em lugares amplos, onde pudessem receber sem obstáculos luz do Sol, desde a aurora ao crepúsculo e assim projetava sua sombra que, com o correr do dia, assinalava em marcos dispostos circular e calculadamente relacionados, os períodos diurnos, ou seja as horas que iam passando.
Inicialmente o homem terá dividido o dia, isto é, o espaço de tempo em que o Sol se faz presente, em quatro partes: do momento do nascer do Sol até 9 horas, das 9 às 12, das 12 às 15 e das 15 às 18 horas, sendo que este último horário coincidia, de uma forma geral, com o por do Sol. Essas quatro partes principais eram sub-divididas em frações, ou seja, em horas.
Não obstante ter-se conhecimento dos trabalhos de alguns povos em prol da criação dos medidores de tempo, a data de invenção do relógio de Sol é verdadeiramente impossível de ser fixada, assim como também o lugar exato de sua origem: são elementos que sem duvida se perderam para sempre na poeira dos séculos.
É fato incontestável que, em sua maioria, os povos antigos, ao atingir determinado estagio de evolução, se preocuparam com a maneira de medir o tempo. É interessante assinalar-se que algum desses povos, quase ba mesma ocasião, porem sem o saberem, chegaram a conclusões que muito se assemelhavam, quanto aos primeiros relógios.
Foi certamente o Gnomon o primeiro efetivo marcador de tempo que o homem construiu.
Não obstante trata-se do primitivo relógio produzido pelo homem, o Gnomon esteve em uso durante muitos séculos, sendo interessante assinalar-se que ainda existem alguns obeliscos que tiveram essa finalidade; como exemplo, podemos citar o Obelisco de Roma que está situado no Campo de Marte, nessa cidade. Foi ele erigido para comemorar a expulsão dos Tarquinienses – povo antigo da península itálica – e na antiguidade estava situado fora dos limites da cidade, em uma praça que nos dias atuais está praticamente tomada por prédios. Tinha esse obelisco, inicialmente, a função de um Gnomon e na praça ao seu redor é que se organizavam comícios para a eleição dos magistrados, como também lá é que se procedia à convocação dos soldados, assim como a outras cerimônias publicas.
É evidente que esses primeiros relógios solares apresentavam-se com uma singeleza extraordinária de forma e sua marcação do transcorrer do tempo era feita em uma divisão do dia de períodos certamente diferentes dos que correspondem à amplitude de uma hora, como hoje conhecemos.
A criação do Gnomon consubstanciou-se efetivamente como uma importante e magnífica conquista do homem. Além do grande mérito de permitir a uma comunidade ordenar suas atividades, dentro de um ritmo coerente e natural, foi, com efeito, a base, o primeiro passo, vacilante mas no rumo certo, que revelou à humanidade o caminho a seguir para a criação de novos e mais perfeitos meios de medir o tempo.
QUADRANTES SOLARES
Os séculos passavam, o homem evoluía culturalmente, de forma muito lenta porem com persistência e firmeza, sua comodidade e segurança; um dia chegou o momento no qual desejou possuir um marcador de tempo mais refinado, mais preciso, mais perfeito que o Gnomon; assim chegou ao quadrante solar.
A mais antiga citação que se conhece sobre um quadrante solar refere-se ao Egito e remonta à época do Faraó Tuttmosis III; o relógio em questão tinha o seu nome. Como este faraó reinou no Egito pelo ano 1400 a.C. pode-se supor que o quadrante solar já existisse há 34 seculos. O que não deixa de ser surpreendente!
Este mais antigo quadrante solar que se conhece, cujo original é conservado no Museu de Berlin, apresenta a forma da letra “T”, com sua haste vertical mais curta e fixada em outra barra servindo de base, a qual era subdividida em frações, correspondendo a cada fração achavam-se inscritas as horas, representadas por símbolos egípcios, os hieróglifos. Exposto ao Sol, os braços do “T” projetavam sombra na base, indicando, pelo movimento desse astro, o transcorrer das horas.
Esse quadrante solar, para funcionar, era colocado pela manha, com sua barra de escala horária, em direção oposta ao nascente, a fim de que a sombra dos braços do “T” se projetassem sobre a referida escala, permitindo a leitura da Hora Primeira, como era chamado esse período da manha.
Com o passar das horas o sol ia se elevando, a sombra encurtava-se em sua trajetória sobre a escala, assinalando as horas até o meio-dia solar, ou seja o momento em que o sol atinge o zênite, quando então o relógio era girado 180°, de forma que a barra som escala ficasse em sentido contrario ao poente, começando os braços do “T” de novo a projetar sombra sobre a escala, sombra esta que se alongava à medida que o sol caminhava, marcando assim as horas do inicio da tarde até ao crepúsculo.
A história também registra a presença de relógio solar construído pelos chineses que antes dessa data o relógio de Sol já tivesse sido descoberto na China, pois nesse país o estudo da astronomia era praticado cerca de 2500 antes de Cristo.
No reinado do imperador Iaô, 2300 anos a.C., havia astrônomos profissionais que já prediziam os eclipses do Sol.
No ano 950 antes de nossa era, Homero, o grande épico da Grécia, em suas obras mencionou os períodos do dia e do ano solar.
Na historia da Judéia aparece um importante trecho, que também muito contribui para se localizar no tempo o uso dos relógios solares. Diz essa citação que o rei Acház, desse país, mostra a seus súditos um relógio do Sol, no ano 600 antes da era cristã, ou seja, cerca de 150 anos após a fundação de Roma. A referencia antiga mais completa que se encontrou sobre os relógios solares relaciona-se, no entanto, a um relógio de Sol construído na Babilônia, por Beroso, isto também 600 anos a.C.; tinha esse instrumento chamado “Pedra Horária”, o aspecto de uma letra “T” em pé, possuindo as mesmas características do Relogiio Tuttmosis III.
Já nessa época era o período do dia dividido em 12 partes diurno de nossos dias, porem a escala desse relógio apresentava apenas seis divisões, isto porque fora ele previsto para assinalar as horas do amanhecer ao meio-dia e nesse ponto era invertida a sua posição, para assinalar as horas do meio dia ao anoitecer.
Era o relógio solar de Beroso realmente um instrumento magnífico para a época; tal era o seu valor que da Babilônia foi levado para a Grécia, berço de cultura do mundo. Nesse país recebeu diversos aperfeiçoamentos, tendo contribuído para isso Tales de Mileto, Eudóxio e Anacimandro. Na opinião de Plínio, deve-se principalmente a Anaximandro, de Mileto, a introdução de notável melhoria nos relógios de Sol, quando inventa, no ano 580 a.C., os quadrantes, ou seja, construção dos quadrantes solares, vindo portanto a Lacedemônia ou Esparta, como também é conhecida, a se beneficiar desse importante invento.
Anaximandro, cuja contribuição ao desenvolvimento da arte de medir o tempo foi tão valiosa, viveu do ano 610 ao ano 547 a.C. e foi um notável filosofo grego, tendo-se consagrado à Filosofia da Natureza, que se dedicava ao estudo Universo.
Referencia curiosa à medição do tempo é feita pelo mais célebre dos comediógrafos gregos. Aristófanes, em sua comedia “As Rãs”. Nessa obra escrita provavelmente por volta do ano 400 a.C., uma vez que o autor viveu aproximadamente do ano 488 a.C. a 390 a.C., uma ateniense, chamada Praxágoras, diz a seu marido, de nome Blefiros: “Quando a sombra medir dez passos de comprimento, unge-te com óleos perfumados e vem cear”.
Vê-se por esse trecho que na Grécia antiga o povo de Atenas encontra uma forma bastante pratica e simplificada de calcular o tempo; podemos deduzir, baseados nas palavras escritas por Aristofanfes, que em alguma praça, próximo à casa de Blefiros e Praxágoras, haveria um Gnomon ou, quem sabe mesmo, um monumento alto e esguio. Nos dias ensolarados esse obelisco projetava sua sombra no solo e para tomar conhecimento em que momento do dia uma pessoa se encontrava, limitava-se ela a medir o comprimento da sombra, com os próprios passos, o que é perfeitamente admissível. Como é sabido, o Sol ao nascer faria o obelisco projetar quando o Sol se encontrar em seu ponto mais alto, passando dessa hora em diante a alongar-se novamente a sombra, porém em sentido contrario ao da manha, cada vez mais até ao entardecer.
Não há duvida, para uma época tão remota era uma forma engenhosa ao alcance de qualquer pessoa, por mais simples que fosse, esse processo de medição do tempo. O Império Romano estendia-se pelo mundo e, portanto Roma não poderia deixar de tomar conhecimento desse extraordinário medidor de tempo que era o quadrante solar, assim pelo ano 260 a.C., provavelmente durante o reinado de Valeriano, esse país adota-o e difunde o seu uso, estendendo-o aos seus domínios.
O astrônomo francês François Jesn Dominique Arago, em sua obra “Astronomia Popular”, cita uma passagem de Plínio, que supõe, sem no entanto afirmar decisivamente, que o primeiro relógio de Sol erigido em Roma, deveu-se à iniciativa de Lúcio Papirio Cursor, já no ano 306 antes de Cristo.
Com a disseminação do uso do relógio de Sol este foi sofrendo, aqui e acolá, neste ou naquele país, alterações estruturais, inclusive de ordem artística, e diversos tipos foram sendo contruidos.
Como exemplo dos diversos modelos usados na antiguidade temos o relógio de nicho esférico, alias um tipo interessante e curioso, que era constituído de um pilar que possuía em sua parte superior, em um nicho arredondado, a escala para a leitura de horas, que era formada por uma série de traços em arco partindo do ponto superior. Era um relógio destinado a ser colocado em praças publicas, sendo também usado como marco nas estradas.
Dentre os mais celebres quadrantes solares do mundo encontra-se a Catedral de Chartres, Catedral de Florença, o da grande sala do Observatório de Paris, o da Igreja de São Petrônio, em Bolonha, e também o Grande Meridiano que ainda existe em S. Sulpício, de Paris, e que foi colocado em 1727, pelo relojoeiro Sully, e cuja haste tem 30 metros de altura.
Um relógio realmente muito curioso, e que demonstra de maneira marcante o espírito engenhoso do homem, é o célebre relógio do Sol do “Petit Palais”, que era constituído de um quadrante solar, uma lente e... um canhão. Uma vez o relógio, devidamente regulado, os raios do Sol, ao meio dia ao incidirem sobre a lente eram por estas concentrados sobre a mecha do canhão que se inflamava, fazendo-o detonar, assinalando assim, de uma forma automática essa importante hora do dia.
Diz-se que esse relógio foi construído especialmente para o último rei de Hanovre, Jorge V, que passou seus derradeiros dias em Paris. Como era cego, para ele foi ideado esse interessantíssimo relógio acústico.
RELOGIOS DE SOL, PORTÁTEIS
Conforme já foi visto, os grandes relógios de Sol, como os Gnomons e os quadrantes solares, tinham sido descobertos há longa data, e em face sua incontestável utilidade encontrava-se em pleno uso nos centros mais adiantados do mundo. Mas... e nas viagens, como medir o tempo? Efetivamente a preocupação do homem fora criar relógios para a coletividade e isso ele conseguira com os obeliscos nas praças públicas, ao longo de algumas estradas mais concorridas, porém para longas viagens e mesmo para as locomoções normais fazia-se necessário um relógio portátil. É óbvio que essa falta se tenha feito sentir quase ao mesmo tempo em diversos lugares do mundo e que tenha havido esforços, até mesmo paralelos, para se concretizar a possibilidade de construir-se um relógio de pequeno formato que fosse fácil de transportar e permitisse, em qualquer parte que se estivesse, dependendo, é lógico, apenas da luz do Sol, saber-se que horas eram. No entanto, a exemplo dos outros relógios solares, não se pode determinar onde surgiu o primeiro relógio de Sol, portátil.
Dentre os diversos relógios de Sol portáteis que se conhece, sem duvida um dos mais notáveis pela sua extrema singeleza é o relógio solar de bolso, em forma de argola. Constitui-se, esse relógio, unicamente de um aro metálico com escala das horas marcada internamente e um orifício, pelo qual penetrava o raio de Sol que iria iluminar a escala no ponto correspondente à hora.
Este singular relógio de Sol é provavelmente um dos marcadores de tempo portáteis mais simples que a mente humana pode conceber, mostrando em sua singeleza a engenhosidade e espírito criador do homem. Era um marcador de hora muito relativo e a sua precisão estava condicionada à posição correta em que fosse colocado em relação ao Sol, mas... era um relógio, teve sua época e prestou sem dúvida grandes serviços.
Era natural, e ainda é em nossos dias, encontra-se nas estradas da Índia, faquires que se dirigem à bela e antiga cidade santa de Benares, situada às margens do Ganges, o rio sagrado da região indiana em cujas águas “estão todos os remédios”.
A caminhada era, para mitos, bastante longa e certamente seria útil contar com um relógio que pudesse ser transportado sem dificuldade. Os faquires e os monges tibetanos resolveram o problema, lançando mão, certamente sem pensar, do mais provável medidor de tempo que o homem usou pela primeira vez... um simples cajado!
Não se tratava porem de um singelo bastão redondo fincado no chão, como seus ancestrais o teriam feito há muitos séculos passados, mas sim de um bastão octogonal, tendo em sua parte superior um cordel atado, que servia para mantê-lo pendurado, no momento de ser usado para indicar as horas; acima de cada face, nos oitos lados, havia diminutos furos nos quais se encaixava uma pequena cavilha. Em cada uma de suas oito faces uma escala horária correspondia a época do ano em que se usava esse medidor de tempo. Isso era uma evolução, pois a trajetória do Sol varia de altura em relação à Terra, conforme a época do ano e assim sendo a sombra, decorrente da exposição ao Sol, também altera sua posição do verão para o inverno.
Como se usava esse bastão marcador de tempo?Suponhamos que um faquir que levava consigo, em uma viagem, um desses primitivos relógios, desejasse saber as horas. Se estivesse, digamos, em fins de setembro, ele colocaria a cavilha no furo da face marcada “Ariman” – “Ariman” é o nome do mês que corresponde aproximadamente a um período de tempo situado entre meados de setembro e a metade de outubro – a seguir ergueria o bastão, segurando-o pelo cordel, e verificaria qual o ponto alcançado pela sombra projetada pela cavilha; essa era a hora em que se encontrava.
Outro curioso e interessante relógio do Sol, portátil, é o que os pastores da região de Benares, a cidade santa da Índia, aqui referida, usaram, e quiçá até hoje usam.
Trata-se de uma peça engenhosa, compreendendo um cilindro de madeira, também com escalas para os diversos meses do ano, a exemplo do bastão dos faquires, descrito anteriormente, e que lhes permitia medir o tempo de maneira rústica, no entanto, suficiente à sua existência pastoral e primitiva.
Os relógios solares cilíndricos, denominados “Relógio do Pastor”. O cilindro é dividido em 12 espaços ao redor de sua circunferência e sua agulha é móvel, permitindo um ajuste sobre a escala desejada.
Como toda a classe de marcadores de tempo, também os relógios solares portáteis relativamente complexos e curiosos.
A parte artística desses relógios interessou sobremaneira ao homem, que os construiu de uma infinidade de formas, desde as mais toscas e simples, até as mais perfeitas e rebuscadas. Há verdadeiros trabalhos de arte nesse setor.
Quanto aos materiais usados em sua construção é certo que neles tenham sido entregues o maior numero de materiais conhecidos, desde os mais simples como o barro cozido, a pedra e a madeira até materiais nobres como o marfim, a prata e o ouro.
Os relógios de Sol não tiveram, evidentemente, um período determinado e estanque na historia da humanidade. Eles foram sem duvida alguma os primeiros instrumentos com que o homem pode contar para a medição do tempo e durante poucos outros meios de medir o tempo foram surgindo, isto de uma forma inicial mais paralela do que substitutiva.
Só com o correr dos séculos é que o relógio de Sol foi gradativamente perdendo terreno para instrumentos mais aperfeiçoados, não chegando, no entanto a ser suprimido de forma total, pois em todas as épocas teve seus adeptos e mesmo em nossos dias ainda são construídos, muito embora com finalidade mais decorativa do que propriamente funcional.
São inúmeras as cidades, em todo mundo, que possuem em seus parques públicos relógios de Sol artisticamente construídos e que atraem pela sua beleza e originalidade. Não deixa portanto de ser admirável o fato de que o relógio de Sol, sendo o primeiro relógio criado pelo homem, talvez a 5000 anos, ou quem sabe mais, seja construído ainda hoje em dia, o que não sucede, por exemplo, com os relógios de água que, em um sentido geral, foram totalmente abandonados com o advento de novos relógios.
Os cientistas, em todas as épocas, preocuparam-se com o refinamento técnico desses instrumentos, tendo sido, alguns relógios solares, equipados com dispositivos mecânicos de correção. É o caso do denominado Heliocronometro de Gibbs. Possui esse relógio um mecanismo interno que permite corrigir-se a posição do quadrante de acordo com os meses do ano, com grande precisão.
É interessante assinalar-se também que, logo após o termino da segunda guerra mundial, os jornais noticiaram que na Alemanha estavam sendo fabricados e vendidos ao publico relógios de Sol, de bolso, certamente para marcarem mesmo as horas!... Ao que a necessidade obriga!
Mesmo pondo-se de lado esta ultima nota pitoresca, é forçoso reconhecer-se o grande valor desse instrumento que, sendo o primeiro meio que o homem pode encontrar, em nossos dias, em pleno coração de uma cidade moderna, um ornamental relógio de Sol, ao lado de um recentíssimo relógio elétrico de torre.
DIA SOLAR VERDADEIRO – DIA SOLAR MÉDIO
O relógio do Sol baseia-se no aparente movimento do Sol pela abóbada celeste e na conseqüentes deslocação da sombra projetada sobre uma superfície plana ou curva, de um corpo iluminado por esse astro. Primitivamente esses relógios eram bastante rudimentares, porem, de certa época para cá, receberam muitos aperfeiçoamentos, obedecendo sua construção à Geometria Descritiva.
É um instrumento destinado a determinar as horas do dia pelo movimento da sombra de uma haste ou outro objeto, produzida pelos raios solares, podendo ser fixo oi portátil. Podem ainda ser horizontais, verticais, inclinados, cilíndricos, esféricos ou cruzados, sendo que os modelos mais em uso foram os verticais e horizontais.
Nos relógios de Sol horizontais, verticais e inclinados, normalmente os quadrantes são planos; nos cilíndricos, como o próprio nome indica, as horas são assinaladas sobre um cilindro, nos esféricos em uma esfera, e os cruzados por meio de uma cruz.
Os relógios solares na realidade não marcam as horas de forma idêntica aos relógios mecânicos; estes dividem o dia exatamente em 24 horas, cada hora em 60 minutos e cada minuto em 60 segundos; é uma divisão calculada pelo homem e o período representado por 24 horas, de um relógio mecânico, corresponde a um dia solar médio. Os relógios de Sol, muito embora marquem as horas aproximadamente às dos relógios mecânicos, raramente coincidem com estes, visto que assinalam as horas correspondentes ao dia solar verdadeiro. Vejamos agora a diferença existente entre o dia solar médio e o dia solar verdadeiro. Denomina-se dia solar verdadeiro o tempo que o globo terrestre demora em dar uma volta sobre seu próprio eixo, tomando-se como ponto de referencia o Sol. Sucede que, enquanto a Terra gira em redor de seu eixo, percorre também uma parte de sua órbita de translação ao redor do Sol – a Terra, portanto, ao girar sobre seu eixo, avança pelo espaço sideral, ou seja, tem dois movimentos: o de rotação e o de translação.
Se os dois movimentos da Terra fossem regulares, os dias solares teriam sempre a mesma duração, porém a órbita da Terra ao redor do Sol não é uma circunferência mas sim uma elipse e isto faz com que o movimento da Terra não seja regido pela lei do movimento uniforme, mas sim pela lei das áreas ou leis de Kepler, uma vez que foram elas descobertas pelo célebre astrônomo alemão João Kleper e enunciadas por ele em 1609; segundo essas leis, os astros, em tempos iguais, não percorrem espaços iguais, mas sim áreas iguais. Por esse motivo é que os dias de inverno e verão apresentam uma diferença em sua duração.
Se compararmos as horas de um relógio de Sol em relação aos relógios mecânicos, observaremos que o meio-dia solar oscila durante as diversas estações do ano, sendo isso ocasionado pela aparente variação do movimento de translação elíptica da Terra.
Os relógios mecânicos, devido ao calculo de suas engrenagens, marcam um tempo um tempo sempre regular, ou seja, o tempo médio, que é a média anual de todas as variações do tempo solar. Assim, nestes relógios os dias têm sempre o mesmo numero de horas, não apresentando nenhuma diferença de um dia para outro durante todo o ano, pois medem o dia solar médio, que é o tempo em que a Terra levaria para dar uma volta sobre seu eixo, tomando como ponto de referencia o Sol, se seu movimento de translação ao redor desse astro fosse rigorosamente uniforme em todas as épocas do ano, isto é, se sua translação ao redor do sol seguisse não uma elipse, mas uma circunferência.
Até os fins do século XVIII, e mesmo princípios do século passado, muitas obras foram escritas sobre a construção de relógios de Sol. E note-se, isto numa época em que os relógios mecânicos estavam plenamente difundidos, já se fabricando até mesmo relógios pequenos de bolso e a lei do pendulo, havia mais de 100 anos, tinha sido descoberta por Galileu Galilei!
