Cartografía del movimiento del Sol en relación a tu hogar y tu sitio de Permacultura

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Comprender los movimientos del sol en relación a un sitio es un aspecto importante para un buen diseño en Permacultura, así como varios elementos tales como las plantas, animales y elementos solares dependen del sol para su buen funcionamiento. Una buena apreciación de la rotación de la Tierra sobre su eje, sus revoluciones alrededor del sol y las consecuencias de estos movimientos con respecto a la posición del sol y la disponibilidad a una ubicación dada sobre la superficie de la Tierra, son conocimientos esenciales para maximizar la productividad de las plantas, aprovechar la mayor cantidad de energía, minimizar el uso de la energía y mantener un ambiente confortable para seres humanos y animales.

Para un funcionamiento y una productividad apropiada, huertos, invernaderos y arboledas debiesen ser ubicados en lugares específicos basados en la adecuada disponibilidad de la luz del sol con respecto a los momentos del año en que las plantas están creciendo o dando frutos. Otros elementos del diseño en permacultura como paneles solares también necesitarán ser ubicados correctamente para obtener una exposición máxima hacia el sol y, de esta forma, poder “cosechar” la mayor cantidad de energía que sea posible.

Casas que no pertenecen a los trópicos debiesen ser diseñadas y orientadas para hacer que la luz del sol durante el invierno penetre en los espacios del hogar mientras que esas en los trópicos debiesen ser diseñadas y orientadas para tener más sombra y permitir que el aire fresco penetre al interior del hogar. Incluso animales pueden obtener beneficios en diseños solares bien pensados, pues ellos también requieren de cálidas temperaturas durante el invierno y sombra durante el verano. Colmenas de abejas, gallinas, pisciculturas y el ganado, todos ellos aprecian la luz del sol en el invierno y la sombra en el verano.

Para un lugar dado, si pudiésemos crear un gráfico que mostrara las áreas de sombra y luz durante el año completo, se nos haría posible poder planificar y diseñar varios elementos para un funcionamiento óptimo. Es decir, es necesario trazar la posición del sol durante el año. Pero, ¿cómo encontramos los movimientos del sol en relación a nuestro sitio?

Comencemos a través del entendimiento de la rotación de la Tierra en su propio eje, su órbita alrededor del sol y las cuatro estaciones.

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Image source: www.solar.steinbergs.us

Las 4 estaciones

De seguro todos sabemos que los veranos son cálidos y los inviernos fríos. De seguro también comprendemos que cuando es verano en el hemisferio norte, es invierno en el hemisferio sur, pero ¿por qué es así?

Los veranos son más cálidos porque el paso del sol es más alto en el cielo. Esto hace que los días sean más largos y el sol de verano más intenso. Para entender esto correctamente, hagamos una simple demonstración utilizando una linterna.

En una habitación oscura, enciende una linterna y apunta hacia una pared en un ángulo directo de 90°. Toma nota del tamaño del área iluminada. Ahora, poco a poco, reduce el ángulo haciéndolo menos directo. Observaras que el tamaño del área iluminada ha incrementado, pero la intensidad o brillo se ha reducido. Lo cual implica que un ángulo directo de 90° entrega una luz más intensa que la de un ángulo más inclinado. Lo mismo sucede con el sol. Mientras más alto en el cielo, más directa e intensa la luz del sol debe ser.

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Demostración con luz de linterna. Créditos de la imagen: Clay Atchison, www.solarschoolhouse.org

Ahora, esto nos trae a nuestra siguiente pregunta – Porque el sol está más alto en el cielo durante el verano? – La respuesta yace en la rotación de la tierra, la inclinación de su eje y su órbita alrededor del sol. La tierra rota bajo su propio eje el cual tiene un ángulo de inclinación de 23.5° con respecto a su plano orbital y al mismo tiempo, viaja alrededor del sol en un gran “camino” circular a través del espacio.

Durante el verano, el polo norte está inclinado hacia el sol. Como consecuencia, la trayectoria del sol es más alta en el espacio, causando que el hemisferio norte reciba más calor y luz. El 21 de junio, el hemisferio del norte alcanza su inclinación máxima hacia el sol y es por eso que es llamado Solsticio de verano. En este día, que puede ser referido al primer día de verano, la trayectoria del sol está en su punto más alto del espacio y que en cualquier otro día del año. Además, debido a que el sol está en el espacio por más horas, el solsticio de verano es también el día más largo del año. Estas horas extras de luz solar le dan al sol más tiempo para calentar a la Tierra y es esta la razón principal de por qué el verano es la estación más calurosa.

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Las 4 estaciones. Image source: http://www.profesorenlinea.cl/geografiagral/CuatroEstaciones.htm

A medida que la Tierra continúa su órbita alrededor del sol, alcanza un punto en el que su inclinación está de costado hacia el sol. Esto es llamado Equinoccio en donde ambos, el día y la noche tienen una duración de 12 horas cada uno.

Continuando la trayectoria de su órbita alrededor del sol, la Tierra alcanza el otro lado del sol, en donde el hemisferio del norte y su inclinación se encuentran en la posición más alejada del sol. Ahora, la trayectoria del sol es más baja en el espacio, causando que el hemisferio del norte reciba menos luz y calor. Esto hace que los días sean más cortos y fríos. El día más corto del año es llamado Solsticio de Invierno.

Mientras la Tierra hace su regreso hacia la estación de verano, pasa por otro punto en donde la inclinación de su eje está posicionada al otro costado del sol. Una vez más, el día y la noche tienen la misma duración (12horas) y es conocido como Equinoccio de primavera.

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Trayectoria del sol durante verano e invierno hemisferio norte. Image credit: Clay Atchison, www.solarschoolhouse.org

La trayectoria del sol a través del espacio.

Intentemos percibir esta moción planetaria desde una ubicación en la superficie de la tierra. Imagina al cielo como un enorme domo semiesférico sobre nuestras cabezas y al sol moviéndose sobre la superficie interior de esta cúpula y dibujemos la trayectoria de los solsticios de verano e invierno. Como se ve claramente, las 2 trayectorias son diferentes, con una siendo más larga y alta en el espacio (verano) y otra siendo más corta y baja en el espacio (invierno). Mientras más larga la trayectoria, más larga es la duración del sol en el espacio. A lo largo del año, la trayectoria del sol se mueve entre estos dos extremos.

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Posición del sol a las 9:00 a.m. y 3:00 p.m. en los solsticios de verano e invierno. Image credit: Clay Atchison, www.solarschoolhouse.org

Cartografiando la ubicación del sol a cualquier hora en cualquier día

Con la ayuda de estos arcos, podemos cartografiar la posición del sol a cualquier hora en cualquier día durante el año, dada una ubicación en la superficie de la tierra. El 21 de diciembre a las 9:00 a.m.(Invierno en hemisferio norte), el sol se ha elevado en el este y es bajo en el cielo del sur. El 21 de Junio (verano), a la misma hora del día, el sol está más alto. Si dibujásemos una línea en el cielo de nuestra cúpula entre estas 2 posiciones de las 9:00 a.m. podríamos ubicar la posición del sol a las 9:00 a.m. para el resto del año. A medida que la trayectoria de sol se mueve hacia arriba y abajo a través de las estaciones, la posición del sol a las 9:00 a.m. estará siempre sobre esa línea.

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Ventana solar. Image credit: Clay Atchison, www.solarschoolhouse.org

Ventana Solar

De una forma parecida, una línea puede ser dibujada para la posición del sol a las 3:00 p.m. a lo largo del año. Esto nos deja un rectángulo en el cielo de nuestra cúpula, mostrando la posición del sol entre las 9 de la mañana y las 3 de la tarde a lo largo del año. Entre los arcos de los solsticios de verano e invierno y el trazo de las líneas de las 9:00 y 15:00 horas forman los 4 lados del rectángulo. El área interna del rectángulo es llamada la “ventana solar” para una ubicación dada.

Esta ventana solar es muy importante porque es entre las 9:00 a.m. y las 15:00 en donde recibimos la mayor cantidad de energía solar. Para aprovechar la mayor cantidad posible de energía en cualquier ubicación geográfica, la ventana solar debiese estar limpia y no recibir sombra de árboles o cualquier otro obstáculo entre el intervalo de estas 2 horas extremas durante la mayor parte del año. Es por esta razón que, antes de instalar cualquier aparato solar, uno debería analizar la ventana solar del lugar y estar seguro de que no existen obstáculos que generen sombra.

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Midiendo la posición del sol con el acimut y la altura. Image credit: Clay Atchison, www.solarschoolhouse.org

Midiendo la posición del sol

Para realmente graficar los límites de una ventana solar en una ubicación geográfica real, uno necesita saber cómo medir la posición del sol en el cielo. Para ubicar esta posición del sol, necesitamos hacer 2 mediciones:

La primera medición es la dirección del sol en un compás. Una línea recta dibujada desde el sol al horizonte intersecta un grado especifico en un compás. Este ángulo es una medida del acimut del sol. La segunda medición es la altura del sol o el ángulo vertical. La combinación entre el acimut y la altura describe un lugar específico en el cielo de nuestra cúpula.

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Carta de trayectoria solar con las trayectorias de los solsticios de invierno y verano, posición de las horas, obstáculos de sombra y ventana solar. Image credit: Clay Atchison, www.solarschoolhouse.org

Cartografiando la trayectoria del sol

Usando estas 2 medidas (acimut y elevación del sol), podemos dibujar un gráfico cartesiano el cual mostrara los cambios de las posiciones del sol a lo largo del año. Este gráfico es llamado “Carta de trayectoria solar” el cual muestra cómo la trayectoria del sol se ve desde la superficie de la tierra.

Las imágenes muestran la carta solar para San Francisco, California. Muestra qué veríamos si mirásemos hacia el Polo Sur desde nuestra ubicación. El eje Y representa la altitud o la elevación solar, medida desde 0° (horizonte) a 90° (sobre la cabeza). El eje de X representa la dirección del sol en el compás, el acimut solar. El centro de la carta es de 180°. La intersección entre la altitud y el acimut solar en el gráfico muestra la posición del sol en el cielo.

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Gráfico de la trayectoria solar con posición de las horas, ventana solar y trayectorias mensuales. Image credit: Clay Atchison, www.solarschoolhouse.org

La carta puede ser sobrepuesta con las ubicaciones de los obstáculos que dan sombra como árboles o edificaciones. Es más, uno puede sobreponer las trayectorias del sol del día más corto y el día más largo del año. Además de eso, las posiciones de las líneas de las horas también pueden ser graficadas. Esto nos da la ventana solar – el área del cielo en donde el sol estará entre las 9:00a.m. y las 15:00 p.m., a lo largo de todo el año.

Ahora podemos ver en dónde el sol será cubierto durante el año. Como ejemplo para aprender el cómo hacer uso de esta carta, pon atención en la trayectoria del sol más baja, la trayectoria del 21 de diciembre (21 de junio para el hemisferio sur). Entre las 9:00 y las 10:00 a.m. de ese día, el sol estará cubierto por un árbol que se ubica entre el grado 135 y 150° del compás.

Referencias:

  1. www.solarschoolhouse.org
    2. http://mymilescity.com/how-to-solar-power/tilting_solar_panels.html
    3. http://oikos.com/library/solar_site_design/index.html
    4. http://mothermana.com/2012/08/23/1535/
    5. http://www.ecowho.com/articles/6/The_importance_of_building_orientation.html
    6. https://thesoilhuggersjourney.wordpress.com

Artículo Original en: Permaculture Research Institute
Autor: Ravindra Krishnamurthy
Traducido por: Juan Pablo Rosas – Raíces del Viento ONG Permacultura Río Puelo

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2 Comments:

  1. Gracias por la informacion, solo tengo una duda, la primera imagen esta basada en el hemisferio norte? es decir el 21 de junio como solsticio de verano, a diferencia del hemisferio sur que es el solsticio de invierno..por eso, la orientacion de una casa por ejemplo en Chile, para captar el maximo provecho de energia solar, debe estar orientada hacia el norte..correcto? gracias por responder.

  2. Correcto.
    Sur para el hemisferio norte.
    Norte para el hemisferio sur.

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