thumb|Artístico reloj de sol diseñado por Jean Picard y situado en el frontón de la Sorbona de París
El reloj de sol o reloj solar (reloj de sol: 1. m. Instrumento que señala la hora mediante la posición de la sombra proyectada, sobre una superficie graduada, por una varilla o gnomon iluminado por el sol.) es un instrumento usado desde tiempos muy remotos con el fin de medir el tiempo. En castellano se le denomina también cuadrante solar. Emplea la sombra arrojada sobre una superficie con una escala para indicar la posición del Sol en el movimiento diurno. Según la disposición del gnomon y la forma de la escala se pueden medir diferentes tipos de tiempo; el más habitual es el tiempo solar aparente (el reloj solar del rey Acab).
Historia
Los inicios documentados Los conocimientos astronómicos de los egipcios les permitieron orientar la pirámide de Keops, mediante referencias estelares. Mil años después, en la época del faraón Tutmosis III (c.), se diseña un instrumento denominado sechat; se trata de un pequeño reloj solar para medir el tiempo mediante la longitud de las sombras, que constaba de dos piezas prismáticas, pétreas, de unos tres decímetros de longitud, situadas perpendicularmente, donde una tenía marcadas las horas y otra servía de aguja. Debió ser un instrumento muy popular entre los sacerdotes egipcios, pues, por sus dimensiones, cabe que fuese un instrumento portátil.
Hacia los escribas sumerios ya utilizaban un calendario: dividieron el año en 12 partes, también dividieron el día, y lo hicieron siguiendo el mismo patrón de divisiones. Su año constaba de 12 meses y cada uno de ellos de 30 días. Sus días constaban de doce danna (cada danna duraría dos de nuestras horas) de 30 ges cada uno (cada ges duraría 4 de nuestros minutos).
La mayoría de los instrumentos empleados en la Antigüedad no eran portátiles. En Mesopotamia encontramos los zigurats, que eran construcciones con peldaños en los que se podían visualizar las horas mediante el conteo de los peldaños que estaban oscurecidos por la sombra de sus propios bordes. La primera referencia literaria conocida a un reloj de sol es el famoso Cuadrante de Ajaz hacia el .
thumb|Reloj solar de Baelo Claudia, del (Cádiz)
Época grecorromana La percepción acerca del tiempo de la sociedad griega del resulta patente de la lectura de varios escritores griegos y romanos de la época, que describen, y dan referencias, de instrumentos identificados como los primeros relojes de sol. El autor griego más antiguo, y tal vez más importante, ha sido Heródoto de Halicarnaso (484-), que hace una pequeña reseña en su Historia (II, 109, 3) de los conocimientos griegos del tiempo, diciendo que adquirieron de los babilonios la división del día en doce partes.
Por lo tanto, el sistema horario de los griegos era temporal: con ello se quiere decir que la hora se entendía como la doceava parte del arco diurno recorrido por el Sol, pero como tal arco varía durante el año, la hora también varía. Por esta razón, a este sistema se le denomina también de horas desiguales. Los romanos, a su vez, heredaron este sistema de división del día de los griegos.
Plinio el Viejo (ca. 23-79) en su Historia Natural (Libro XXXVI, Capítulo XIV) relata la historia del reloj que el emperador Augusto hizo construir en el Campo de Marte, aprovechando un obelisco egipcio del faraón Psamético II, el denominado Reloj Solar de Augusto.
A finales del y reinando ya en Roma el emperador Augusto, un ingeniero militar llamado Marco Vitruvio Polión escribió el único tratado sobre arquitectura que, de la antigüedad, haya llegado hasta nosotros. Se sabe que fue arquitecto en Roma, donde construyó y dirigió diversas obras, entre ellas la Basílica de Fanum. El tratado está dividido en diez libros y se titula De Architectura. Los primeros siete libros tratan de arquitectura, el octavo de construcciones hidráulicas, con especial aplicación a los métodos para alumbrar y conducir el agua, el noveno trata de la gnomónica y el décimo de la maquinaria. En el Libro IX, Capítulos VIII-IX, describe un método geométrico para diseñar relojes de sol denominado analema. El autor no se atribuye la invención de este método, sino que lo asigna a los que él denomina como sus maestros.
Época medieval En los primeros siglos de la era cristiana, la gnomónica, débilmente iluminada por los estudios de la astronomía helénica, entra en una decadencia que caracteriza a toda la ciencia de la Europa cultural y económica del Medioevo. Son pocos los elementos (sobre todo arqueológicos) que podemos encontrar: apenas existen escritos que muestren nuevos avances.
Aunque en este periodo la medición del tiempo interesaba poco a la población general, tampoco existen descripciones científicas precisas. No obstante, como rarezas de la época, se encuentran los agrimensores Beda el Venerable e Higinio Gromático ().
Paladio en el escribe una obra denominada Re Agrícola compuesta de catorce libros, divididos de tal forma que cada libro corresponde a las tareas agrícolas típicas de cada mes. Al final de cada libro pone una especie de tabla que llama horologium típica del mes en cuestión. En dicho horologium indica la longitud de las sombras en pies para cada hora durante los días del mes en cuestión. Indica así el uso que se hacía del cuerpo humano para sustituir a los relojes de sol. En gnomónica se les denomina reloj de pie.
En el tomó relevancia la orden benedictina. En el año 529, el fundador de esta orden religiosa, san Benito, prescribe desde su monasterio unas Reglas precisas por las que todos los monjes benedictinos de Europa deben regirse. Ya desde sus orígenes, la Iglesia católica quiso santificar determinadas horas del día con una oración común. San Benito denominó a estas horas de rezo "horas canónicas", y así se haría desde el . El nombre proviene de las normas o cánones proporcionados por la Iglesia.
La gnomónica de estos siglos derivó a la construcción de relojes de misa o relojes de horas canónicas, en los que se indicaban las horas de rezo. Estos relojes se encuentran ubicados generalmente en las fachadas meridionales de iglesias o monasterios. También se desarrollaron relojes personales para tal fin, como el reloj anular.
En este periodo medieval, en el que la gnomónica "oficial" era la impuesta por la Iglesia Católica, mediante el uso de las horas canónicas, existieron autores innovadores como Cayo Julio Solino que en el escribió el libro Tractatus de umbra et luce (‘Tratado de la sombra y la luz’) que mantiene el enlace de conocimiento de la cultura grecolatina. Existe también otro oscuro autor del , Antemio, al que se le atribuye el códice Problema Sciatericum.
Ya a comienzos del los estudios realizados acerca de las obras Vitruvio y Ptolomeo permiten reconocer por primera vez que hay dos parámetros importantes para el diseño de un reloj de sol: thumb|Reloj de sol de precisión en Bütgenbach, Bélgica. (Precisión = ±30 segundos)
La latitud geográfica, que determina el lugar geográfico de la Tierra donde se instalará el reloj. Esto da pie a pensar que estos autores sabían que la Tierra no es plana, pues la determinación de su valor depende de la distancia angular de la ubicación del reloj con respecto al ecuador terrestre, y que fue determinada en la antigüedad observando la duración del día y la longitud de la sombra equinoccial del gnomon al mediodía (umbra gnomonis aequinoctialis); ambas funciones determinan de forma unívoca la latitud geográfica. La oblicuidad de la eclíptica, parámetro que no dependía de la ubicación geográfica del reloj solar y del que se suponía erróneamente que era una constante invariable en el tiempo. Eudemus de Rodas () fue el primero en observar (que no medir) la oblicuidad de la eclíptica. Los astrónomos posteriores determinaron su valor en 1/15 de un círculo, e Hiparco de Nicea adoptó un mejor valor de 11/83 partes del semicírculo. El primero de los valores es el que emplea Vitrubio en la construcción de su analematos.
Auge árabe En el entra en escena la astronomía árabe. El califato de Al-Mamún marca el comienzo de una intensa actividad cultural que continuaría en siglos sucesivos con autores como Averroes, Thábit Ibn Qurra (826-901), Costa Ebn Luca, Abulphetano, Hazemio, Al-Biruni (973-1048). Mientras la Europa cristiana de la época seguía la obra del venerable Beda, los árabes tenían una actividad intelectual muy agitada continuada a partir de la destrucción de la Biblioteca de Alejandría. Es sólo a partir del cuando en Europa se empieza a ver tímidamente la inmensa labor recopilatoria del conocimiento antiguo realizada por los árabes.
Los relojes árabes de esta época medieval eran todos planos, por lo menos en su gran mayoría, y se denominaban al-basit (‘superficie plana’); estaban construidos en mármol (Ruchâmet), o en placas de cobre. Todos ellos eran sin inclusiones de elementos esféricos, y con indicación de la dirección del santuario de la Kaaba en La Meca, debido al precepto religioso de rezar con el rostro dirigido a ese lugar independientemente del lugar en el que se hallara ubicado. Tal dirección se denomina Al Qibla. Todos ellos con curiosas curvas para los rezos cotidianos.
En el año 1000 en España se emplea por primera vez el Quadrans vetus cum cursorem del que se desconoce el inventor. Pero este cuadrante será la primera avanzadilla de los instrumentos de navegación que empleará Cristóbal Colón.
Fue Hermann von Reichenau (1013-1054), matemático alemán conocedor del idioma árabe, el que escribe el primer tratado sobre el astrolabio cerca del año 1026, conservando algunas de las terminologías árabes. En este libro De mensura astrolabii líber se encuentran algunas indicaciones para realizar el reloj de pastor. En el terreno de la gnomónica la traducción de dos códices árabes fue el punto de traspaso cultural más importante. A comienzos del aparecen unos instrumentos mecánicos capaces de medir regularmente el tiempo durante el día. De esta forma en el año 1386 se coloca un reloj en la Catedral de Salisbury. En 1400, durante el reinado de Enrique III "el Doliente", se instala en Sevilla, en la torre de la iglesia de Santa María, el primer reloj mecánico con campanas.
En España, el rey de León y Castilla Alfonso X llamado "el Sabio" (1224-1284) reúne en la ciudad de Toledo a un numeroso grupo de astrónomos cristianos, griegos, hebreos y árabes. Con esta mezcla de sabios pudo traducir al latín gran parte de las obras escritas en árabe. De esta manera se abrirá aún más a Europa la puerta del saber árabe de los siglos anteriores. Ni que decir tiene que este fenómeno permitió a la gnomónica europea salir del retraso medieval en que se hallaba inmersa, pero esta absorción fue lenta.
Renacimiento thumb|right|Reloj de sol en St. Rémy de Provenza. El rótulo dice: «IL Est TOUJOURS L'HEURE de ne Rien FAIRE» (es siempre la hora de no hacer nada) Entre las obras maestras en el campo de la medición del tiempo hay que destacar joyas de arte como el Reloj solar de Schniep, artesano renacentista alemán, adquirido en 1545 por Fernando Álvarez de Toledo y Pimentel (1507-1582), tercer duque de Alba.
En las colonias europeas de América también se construyeron muchos relojes de sol, algunos de los cuales todavía se conservan. En el caso de la zona Intertropical hay que construirlos con un doble disco horario, como el que se ve en la imagen: el disco que queda hacia el sur (el que aparece en la foto) se emplea durante una parte del año (de agosto a abril) y el disco del otro lado, que mira hacia el norte se usaría el resto del año, cuando el sol se encuentra entre la latitud de La Asunción (Isla de Margarita, Venezuela) y el trópico de Cáncer. Dos días al año, a fines del mes de abril y a comienzos de agosto, el sol pasa por la vertical del lugar (el cenit) y entonces, como es lógico, pueden verse las horas en ambos lados.
Tipos de relojes de sol Existen diferentes tipos de relojes de sol; algunos de ellos son:
Reloj ecuatorial