As atividades dos humanos primitivos estavam ligadas à sobrevivência, o que incluía a busca por comida e abrigos seguros para se protegerem do frio e de predadores, principalmente durante a noite.

Ao se aventurar na busca de alimentos, como saber qual é o momento de voltar para o abrigo de forma a chegar ainda na segurança proporcionada pela claridade do dia?

Quando os humanos começaram a produzir seus alimentos, surgiram novas questões, por exemplo: como saber qual é a melhor época para o plantio? E para a colheita?

Todas essas questões estão relacionadas à duração do dia e da noite, bem como ao conhecimento das estações do ano.

Uma das primeiras observações dos seres humanos foi a de que o Sol, ou a claridade do dia, produz sombra, deles próprios e também das árvores, dos animais etc.

O estudo da sombra ao longo do dia e do ano mostra variações em seu tamanho e em sua posição. Esse conhecimento levou ao surgimento de um dos instrumentos mais antigos e simples da Astronomia, o gnômon vertical, que nada mais é que uma simples vareta fincada verticalmente em um solo plano em um local iluminado pela luz solar, que permite observar sua sombra.

A primeira marcação do tempo deve ter sido a mais natural de todas: a divisão em dia e noite. Para marcar intervalos de tempo menores que o dia, o ser humano começou a observar a variação de sua própria sombra ao longo do dia. Logo depois, percebeu que podia fazer essas mesmas estimativas do tempo por meio da observação da sombra de uma vareta fixa fincada na posição vertical no chão. O aperfeiçoamento desse marcador levou à criação dos gnômons e dos relógios de Sol.

A observação da sombra projetada pelo gnômon ao longo do dia mostra que a sombra estará bem longa ao amanhecer, estará no seu tamanho mínimo ao meio-dia, e voltará a se alongar novamente ao entardecer, como mostra a Figura 3.

O conhecimento de que ao anoitecer as sombras estão mais alongadas pode ser usado para decidir o momento de voltar para casa ou para o abrigo. A observação da inclinação da sombra em um mesmo horário ao longo do ano pode ajudar a decidir a melhor época para o plantio e para a colheita.

Para construir um relógio de Sol a partir de um gnômon, é preciso apenas que a sombra da haste seja projetada sobre um mostrador onde foram traçadas linhas representando as horas (Figura 4).

Com esse instrumento primitivo, os povos antigos passaram a estudar e a interpretar o movimento aparente do Sol. Também puderam inferir que o movimento aparente do Sol não acontece sempre na mesma trajetória; perceberam que a órbita se modifica ao longo do ano.

Utilizando um gnômon para as observações, astrônomos da Antiguidade puderam verificar que, em todos os dias observados, havia um instante em que a sombra era menor. Mais ainda, conseguiram perceber que isso sempre acontecia exatamente no instante que dividia a parte clara do dia em duas metades. Eles denominaram esse instante de meio-dia.

Ao longo dos anos, a observação da sombra mais curta, ou do meio-dia, mostrou variação de seu comprimento e permitiu definir o conceito de estações. Ao intervalo de tempo necessário para que o comprimento da sombra completasse um ciclo inteiro, voltando a ficar com o mesmo tamanho, os astrônomos deram o nome de estações do ano.

Eles observaram, também, que a sombra ao meio-dia era mais longa nos dias e noites mais frios do ano, e que a sombra do meio-dia era a menor de todas no período de maior calor no ano.

Definiram, então, que o início do inverno ocorria quando a sombra ao meio-dia era a mais longa e que o início do verão se dava quando essa sombra era a menor (Figura 5).

Essa observação dada pelo gnômon ajuda a corrigir um erro muito comum sobre o inverno e o verão. Muitas pessoas acreditam que é inverno quando a Terra se encontra no ponto mais distante do Sol, pois, quanto mais distante, mais frio estará nosso planeta, e, de maneira contrária, quanto mais próxima a Terra do Sol, mais quente estará nosso planeta, o que explicaria o verão.

Mas o estudo das sombras do gnômon mostra que, no inverno, a sombra da haste ao meio-dia é maior que a sombra do meio-dia no verão. Isso porque o Sol aparece mais baixo no horizonte. Já no verão o Sol passa pelo zênite, ou seja, o ponto mais alto do céu.

Assim, as estações do ano estão relacionadas com a altura do movimento aparente do Sol, e não com a distância entre a Terra e o Sol.

Instrumentos Antigos de Astronomia

Figura 1: Homens neandertais

Figura 2: Gnômon

Figura 3: Variação da sombra ao longo do dia. Crédito: Ana Lúcia C. F. Souto, 2018.

Figura 4: Relógio de Sol

Figura 5: As estações do ano e o gnômon. Crédito: Ana Lúcia C. F. Souto, 2018.