Stralucirea Soarelui este prea puternica pentru ochii nostrii; putem privi la Soare fara a fi "orbiti" doar cand el se afla aproape de orizont, lumina sa fiind in mare parte absorbita si atenuata de praful si vaporii din straturile joase ale atmosferei. Or, pentru a ne face o idee cat mai corecta despre miscarea aparenta a Soarelui, trebuie sa determinam - la cat mai multe momente din zi - locul pe care-l ocupa acesta pe cer. si aici, ca in multe alte cazuri, ingeniozitatea oamenilor a "intors" in favoarea lor ceea ce parea o circumstanta nefavorabila. Pornind de la constatarea ca umbra unui obiect este indreptata mereu de la obiectul respectiv in sens contrar sursei (in cazul de fata Soarele), ei au utilizat pentru determinarea pozitiei Soarelui pe sfera cereasca umbra unui obiect.
Pentru a facilita determinarile, ca indicator al miscarii zilnice a Soarelui a fost ales un obiect liniar, fixat vertical pe o portiune plana, orizontala, de teren. Inaltimea sa nu are importanta, dar trebuie sa fie cunoscuta, pentru a face posibile calculele ulterioare legate de masurarea umbrei sale.
Indicatorul poate fi un bat de lemn sau o teava metalica infipta in Pamant, un stalp, sau chiar o vergea montata pe o mica planseta (fig. 1.12); important este ca locul pe care cade umbra (planseta sau terenul din jur) sa fie plan si orizontal, iar indicatorul sa fie asezat vertical.
Figura 1.12
Corespondentul grecesc al cuvantului "indicator" este "gnomon", nume sub care acest "instrument astronomic" s-a raspandit in lumea intreaga. Este important sa subliniem faptul ca, cu toata simplitatea sa, gnomonul permite "legarea" unor elemente geometrice esentiale: planul orizontal, verticala locului si directia observator-Soare; primul este materializat de terenul din jurul gnomonului, al doilea de gnomonul insusi, iar directia observator-Soare este definita de doua puncte: capatul umbrei si varful gnomonului.
Figura 1.13
Gnomonul si umbra sa reprezinta doua laturi ale unui triunghi numit "triunghi gnomonic" (tr GOG', in figura 1.13), acesta este intotdeauna dreptunghic, deoarece verticala locului (gnomonul) este perpendiculara pe orice dreapta din planul orizontal, deci pe oricare din "ipostazele" umbrei sale.
Deoarece lungimea lg a gnomonului (OG) este cunoscuta din constructie si este mereu aceeasi, pentru determinarea completa a triunghiului gnomonic - la orice moment - este suficienta masurarea lungimii lu a umbrei (OG'). inaltimea unghiulara h a Soarelui (unghiul G' al triunghiului gnomonic) poate fi determinata pe cale grafica, construind pe hartie un triunghi asemenea ("redus la scara") cu cel gnomonic si masurand cu raportorul unghiul corespunzator. Dar, evident, este mai indicat sa determinam acest unghi prin calcul, din relatia imediata: tg h = OG/OG'= lg/lu
Dar gnomonul permite mai mult decat determinarea inaltimii unghiulare a Soarelui la diverse momente din timpul zilei; directia umbrei ne da posibilitatea de a determina unghiul dintre planul vertical al Soarelui si directia spre punctul cardinal Sud. Acest unghi se numeste - in astronomie - azimutul Soarelui; in geodezie, topografie, orientarea turistica etc., azimutul se masoara de la Nord.
Dar, evident, pentru aceasta este necesar sa fi fost determinata in prealabil, o data pentru totdeauna, directia de la punctul ("locul") de observare spre punctul cardinal Sud; aceasta directie se mai numeste "meridiana locului".