Relógio de sol: como funciona (e por que não bate com o celular)
O relógio de sol marca a hora pela sombra de uma haste e pode ser montado em versão simples com poucos materiais.
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A vareta fincada no chão e o relógio de ponteiros servem para achar o norte pelo sol, papel de orientação que o Cruzeiro do Sul assume à noite.
Para achar as direções pelo sol, usa-se o método da vareta. Com a vareta fincada no chão, marca-se a ponta da sombra e, de 15 a 20 minutos depois, marca-se de novo. A linha entre as duas marcas aponta na direção leste-oeste, com a primeira marca do lado oeste, e o norte-sul sai perpendicular a ela. Latitude e data não mudam o resultado. A regra "o sol nasce no leste e se põe no oeste" só é exata nos equinócios; no resto do ano, o sol nasce e se põe deslocado para o norte ou para o sul, às vezes por mais de 25 graus.
Brasília, DF · hoje
Ensinado aos escoteiros, o procedimento não pede relógio nem conhecimento da estação do ano, só uma sombra nítida e uma haste reta.
A primeira marca é o oeste porque o sol se move de leste para oeste no céu, e a sombra faz o caminho contrário, varrendo o chão de oeste para leste. A ponta da sombra marcada primeiro fica do lado de onde a sombra veio, o oeste. A regra é a mesma nos dois hemisférios.

Com um relógio analógico (de ponteiros) na hora certa, o norte aparece em segundos. No Hemisfério Sul, onde fica quase todo o Brasil, o relógio fica deitado na horizontal, com o número 12 apontado para o sol. A linha que corta ao meio o ângulo entre o 12 e o ponteiro das horas aponta para o norte.
No Hemisfério Norte a regra se inverte. O ponteiro das horas vai na direção do sol, e a bissetriz entre o ponteiro e o 12 marca o sul. A troca entre as duas versões é um erro frequente, e a versão brasileira se resume a 12 no sol, e o meio do ângulo até as horas é o norte. O método perde precisão perto da linha do equador e ao meio-dia, quando o sol fica quase a pino, e funciona bem de manhã e de tarde. Sem relógio de ponteiros, um mostrador desenhado na areia com a hora atual segue a mesma lógica.
Ao longo da manhã a sombra da vareta encurta e chega ao tamanho mínimo no meio-dia solar, o instante em que o sol cruza o ponto mais alto do dia. Nesse momento, a sombra aponta na direção norte-sul verdadeira. Uma vareta usada assim tem um nome antigo, gnômon, que é a peça central do relógio de sol.
Em cidades ao sul do Trópico de Capricórnio (aproximadamente de São Paulo para baixo, incluindo boa parte do Sudeste e todo o Sul), o sol do meio-dia fica sempre no norte do céu, e a sombra do gnômon aponta para o sul o ano inteiro. Nas cidades da faixa tropical, que são a maior parte do país, o sol do meio-dia fica no norte em parte do ano e no sul na outra parte, e a sombra troca de lado. No Norte e no Nordeste, por isso, o método da vareta com duas marcas é mais seguro que o do meio-dia, porque não depende da posição do sol.
A frase ensinada na escola, "o sol nasce no leste e se põe no oeste", está certa só duas vezes por ano, nos equinócios de março e setembro. Nos outros dias, o ponto onde o sol surge no horizonte desliza para o norte ou para o sul, e a diferença é grande o bastante para induzir a erro quem se orienta só pela regra.
O azimute (a direção na bússola, com 90 graus no leste exato e 270 graus no oeste exato) do nascer e do pôr do sol em São Paulo, calculado pelo motor do site para as quatro datas-chave do ano, dá a medida desse deslocamento.
| Data | Nasce em (azimute) | Põe-se em (azimute) |
|---|---|---|
| Solstício de junho (inverno) | 65° · nordeste | 295° · noroeste |
| Equinócio de setembro | 90° · leste exato | 270° · oeste exato |
| Solstício de dezembro (verão) | 116° · sudeste | 244° · sudoeste |
| Equinócio de março | 90° · leste exato | 270° · oeste exato |
No inverno, o sol nasce para o nordeste e se põe no noroeste; no verão, nasce no sudeste e se põe no sudoeste. A variação total, do nascer de junho ao de dezembro, passa de 50 graus no horizonte. Uma foto do nascer tirada no ponto exato do equinócio e repetida meses depois mostra esse deslocamento do nascer do sol.
Quanto mais longe do equador, maior o deslocamento do sol no horizonte entre inverno e verão. No extremo sul do país, em Chuí (RS), o sol de junho nasce em azimute próximo de 62 graus; perto da linha do equador, em Boa Vista (RR), o mesmo dia dá cerca de 66 graus. A diferença é pequena nesse exemplo porque a declinação do sol é a mesma no dia. Com a latitude, o que mais muda é a rapidez com que o sol sobe. Perto do equador, o sol sobe quase na vertical e o dia dura perto de 12 horas o ano todo; no Sul, ele sobe inclinado, o que alonga o crepúsculo e a golden hour.
A subida inclinada do sol no Sul também explica por que, nessas latitudes, o sol do meio-dia fica inclinado para o norte na maior parte do ano, e não bem acima da cabeça. Pela mesma razão, as antenas parabólicas e as placas solares no Brasil costumam ficar voltadas para o norte.
O Hemisfério Sul não tem estrela polar no ponto sul do céu (a estrela Polaris, do Norte, não é visível daqui). O Cruzeiro do Sul, a constelação da bandeira brasileira, cumpre essa função. O braço maior da cruz, prolongado cerca de quatro vezes e meia o seu comprimento, encontra o horizonte num ponto que marca, com boa aproximação, o sul geográfico.
A combinação dos dois métodos, o sol de dia e o Cruzeiro à noite, permite a orientação sem aparelho nenhum. Navegadores cruzaram o Atlântico Sul assim por séculos antes do GPS, e o mesmo conhecimento serve a quem se perde numa trilha com o celular descarregado. Numa caminhada, o horário do pôr do sol ajuda a evitar o escuro, e os calendários do sol trazem esse horário por cidade.
A bússola do celular tem duas fontes de erro. A primeira é que a bússola magnética aponta para o norte magnético, que não coincide com o norte geográfico; a diferença, chamada declinação magnética, chega a vários graus conforme a região do Brasil e muda com os anos. A segunda é que o sensor do celular perde a orientação perto de metal, de ímãs (a capa magnética é uma causa comum) e de fios elétricos.
O sol escapa desses problemas, porque não sofre efeito de ímãs, dispensa calibração e não erra por causa de uma capinha. Por isso, mesmo com o GPS, o método da vareta continua sendo a referência de quem ensina orientação, e é contra ele que se conferem os aparelhos.
Alguns detalhes separam uma estimativa boa de um erro de 20 graus. O método da vareta funciona melhor longe do meio-dia, quando a sombra é comprida e se move mais rápido no chão. Ao meio-dia, com o sol quase a pino, a sombra fica curta e o traço perde precisão. O chão deve ser plano e horizontal, porque um terreno inclinado entorta a linha.
O horário do relógio também pode não bater com o sol. O meio-dia do relógio quase nunca é o meio-dia solar, por causa do fuso, da posição da cidade dentro dele e da equação do tempo, que sozinha desloca o sol em até um quarto de hora. Quando a precisão importa, o cruzamento de dois métodos ajuda, com a vareta conferida com o relógio de ponteiros. A bússola também resolve na hora, desde que se desconte a declinação magnética da região. A razão de o meio-dia solar raramente cair às 12h00 está explicada em como funciona o relógio de sol.