miniatura|Rellotge de sol de la Casa Barbey (la Garriga) miniatura|Rellotge de sol d'Albinyana (Otos, la Vall d'Albaida) Un rellotge de sol és un instrument de mesura que assenyala les hores mitjançant l'ombra d'un gnòmon clavat dins d'un quadrant on hi ha marcades les línies horàries. El gnòmon sempre té la direcció paral·lela a l'eix de rotació terrestre, en canvi el quadrant pot adoptar diferents posicions, igual que les línies horàries. N'hi ha de diferents tipus, els més comuns són els verticals i els horitzontals.
És un instrument emprat des de temps molt remots per poder mesurar el pas de les hores i els minuts (temps). En català s'anomena també quadrant solar. Empra l'ombra projectada per un gnòmon sobre una superfície amb una escala per indicar la posició del Sol durant el moviment diürn. Segons la disposició del gnòmon i la forma de l'escala es poden mesurar diferents tipus de temps, sent el més habitual el temps solar aparent. La ciència encarregada d'elaborar teories i reunir coneixement sobre els rellotges de sol s'anomena gnomònica.
Història
miniatura|Rellotge de sol a Sant Romieg de Provença.
Els començos documentats És possible que el sistema d'hores s'establís en aquelles societats per motius religiosos, ja que la paraula egípcia corresponent a hora equivalia també a "deure sacerdotal", mot de la mateixa rel que "guaita dele estels" (o guaita del temps). Aquests vigilants dels estels exercien els seus deures sacerdotals anotant l'aparició dels decan (certs estels o constel·lacions) en l'horitzó oriental. Dividien la nit en dotze hores, d'intervals iguals, i s'assenyalava cada hora per l'aparició del decan corresponent
Els coneixements astronòmics dels egipcis els van permetre orientar la piràmide de Kheops, ca. 2550 aC. aC. mitjançant referències estel·lars. Mil anys després, en l'època del faraó Tutmosis III (c. 1500 aC.), es dissenya un instrument denominat sechat; es tracta d'un petit rellotge solar per a mesurar el temps mitjançant la llargada de les ombres, que constava de dues peces prismàtiques, pedrenyes, d'uns tres decímetres de llargària, situades perpendicularment, on una tenia marcades les hores i una altra servia d'agulla. Degué ser un instrument molt popular entre els sacerdots egipcis, que per les seves dimensions, devia ser un instrument portàtil.
Cap a 2400 a. C. els mestres sumeris ja utilitzaven un calendari: dividir el any en 12 parts, també van dividir el dia, i ho van fer seguint el mateix patró de divisions. El seu any constava de 12 mesos i cada un de 30 dies. Els seus dies constaven de dotze danna (cada danna duraria dos de les nostres hores) de 30 ges cadascun (cada ges duraria 4 dels nostres minuts).
La major part dels instruments emprats en l'Antiguitat no eren portàtils. En Mesopotàmia trobem els ziggurats, que eren construccions amb esglaons en els quals es podien visualitzar les hores gràcies al comptatge dels esglaons que estaven enfosquits per l'ombra de les seves pròpies vores. La primera referència literària coneguda en un rellotge de sol és el famós Quadrant d'Acaz al segle VII a. C. miniatura|Rellotge Solar de Baelo Claudia, (Cadis) del .
Època grecoromana La percepció sobre el temps de la societat grega del segle V a. C. resulta palesa de la lectura de diversos escriptors grecs i romans de l'època que descriuen, i donen referències, d'instruments identificats com els primers rellotges de sol. L'autor grec més antic, i potser més important, ha estat Heròdot d'Halicarnàs (484 - 426 a. C.), que fa una petita ressenya en la seva Història (II, 109, 3) dels coneixements grecs del temps, dient que van adquirir dels babilonis la divisió del dia en dotze parts.
Per tant, el sistema horari dels grecs era temporal: amb això es vol dir que l'hora s'entenia com la dotzena part del arc diürn recorregut pel Sol, però com a tal arc varia durant l'any, l'hora també varia. Per aquesta raó, a aquest sistema se li denomina també d'hores desiguals. Els romans, al seu torn, van heretar aquest sistema de divisió del dia dels grecs.
Plini el Vell (ca. 23-79) en el seu Història Natural (Llibre XXXVI, Capítol XIV) relata la història del rellotge que l'emperador August va fer construir al Camp de Mart, aprofitant un obelisc egipci del faraó Psamètic II, l'anomenat Rellotge de sol d'August.
A la fi del segle I a. C. i regnant ja en Roma l'emperador August, un enginyer militar anomenat Marc Vitruvi va escriure l'únic tractat sobre arquitectura que, de l'antiguitat, hagi arribat fins a nosaltres. Se sap que va ser arquitecte a Roma, on va construir i va dirigir diverses obres, entre elles la Basílica de Fanum. El tractat està dividit en deu llibres i es titula D'Architectura. Els primers set llibres tracten d'arquitectura, el vuitè de construccions hidràuliques, amb especial aplicació als mètodes per il·luminar i conduir l'aigua, el novè tracta de la gnomònica i el desè de la maquinària. En el Llibre IX, Capítols VIII-IX descriu un mètode geomètric per dissenyar rellotges de sol denominat analema. L'autor no s'atribueix la invenció d'aquest mètode, sinó que el assigna als que ell denomina com els seus mestres.
Època medieval En els primers segles de l'era cristiana, la gnomònica, feblement il·luminada pels estudis de l'astronomia hel·lènica, entra en una decadència que caracteritza tota la ciència de l'Europa cultural i econòmica de lEdat mitjana. Són pocs els elements (sobretot arqueològics) que podem trobar: tot just existeixen escrits que mostrin nous avenços
Tot i que en aquest període la mesura del temps interessava poc a la població general, tampoc existeixen descripcions científiques precises. No obstant això, com rareses de l'època, es troben els agrimensors Beda el Venerable i Higí el Gromàtic (segle II).
Pal·ladi al escriu una obra anomenada Re Agrícola composta de catorze llibres, dividits de manera que cada llibre correspon a les tasques agrícoles típiques de cada mes. Al final de cada llibre posa una espècie de taula que s'anomena horologium típic del mes en qüestió. En aquest horologium indica la longitud de les ombres en peus per a cada hora durant els dies del mes en qüestió. Indica així l'ús que es feia del cos humà per substituir els rellotges de sol. En gnomònica se'ls denomina rellotge d'empeus.
Al van prendre rellevància les ordes benedictines. L'any 529, el fundador d'aquesta ordre religiosa, sant Benet, prescriu des del seu monestir unes Regles precises per les quals tots els monjos benedictins d'Europa han de regir-se. Ja des dels seus orígens, l'Església catòlica va voler santificar determinades hores del dia amb una oració comuna. Sant Benet va denominar a aquestes hores de rés " hores canòniques ", i així es faria des del . El nom prové de les normes o cànons proporcionats per l'Església.
La gnomònica d'aquests segles va derivar a la construcció dels rellotges de missa o rellotges d'hores canòniques, en ells s'indicaven les hores de rés. Aquests rellotges estan situats generalment en les façanes meridionals d'esglésies o monestirs. També es van desenvolupar rellotges personals per a tal fi, com el rellotge anular.
En aquest període medieval, en el qual la gnomònica "oficial" era la imposada per l'Església Catòlica, mitjançant l'ús de les hores canòniques, van existir autors innovadors com Gai Juli Solí que al va escriure un llibre titulat Tractatus d'ombra et llueix ('Tractat de l'ombra i la llum') que manté l'enllaç de coneixement de la cultura grecollatina. Existeix també un altre fosc autor del , Procopi Antemi, al qual se li atribueix el còdex titulat Problema Sciatericum.
Ja al començament del segle I els estudis realitzats sobre les obres Vitruvi i Ptolemeu permeten reconèixer per primera vegada que hi ha dos paràmetres importants per al disseny d'un rellotge de sol:
La latitud geogràfica, que determina el lloc geogràfic de la Terra on s'instal·larà el rellotge. Això dona peu a pensar que aquests autors sabien que la Terra no és plana, ja que la determinació del seu valor depèn de la distància angular de la ubicació del rellotge respecte a la línia equatorial, i que va ser determinada en l'antiguitat observant la durada del dia i la longitud de l'ombra equinoccial del gnòmon al migdia (umbra gnomonis aequinoctialis); ambdues funcions determinen de forma unívoca la latitud geogràfica. La obliqüitat de l'eclíptica; paràmetre que no depenia de la ubicació geogràfica del rellotge solar i del que se suposava erròniament que era una constant invariable en el temps. Eudemus de Rodes (320 a. C.) va ser el primer a observar (que no mesurar) l'obliqüitat de l'eclíptica. Els astrònoms posteriors van determinar el seu valor en 1/15 d'un cercle, i Hiparc de Nicea va adoptar un millor valor de 11/83 parts del semicercle. El primer dels valors és el que empra Vitruvi en la construcció de la seva analematos.
Auge àrab Al entra en escena l'astronomia àrab. El califat de Al-Mamun marca el començament d'una intensa activitat cultural que continuaria en segles successius amb autors com Averroes, Thàbit ibn Qurra (826-901), Costa Ebn Luca, Abulphetano, Hazemio, Al-Biruni (973-1048). Mentre l'Europa cristiana de l'època seguia l'obra del venerable Beda, els àrabs tenien una activitat intel·lectual molt agitada continuada a partir de la destrucció de la Biblioteca d'Alexandria. És només a partir del quan a Europa es comença a veure tímidament la immensa tasca recopilatòria del coneixement antic realitzada pels àrabs.
Els rellotges àrabs d'aquesta època medieval eren tots plànols, almenys en la seva gran majoria, i es denominaven al-basit ('superfície plana'); estaven construïts en marbre (Ruchâmet), o en plaques de coure. Tots eren sense inclusions d'elements esfèrics, i amb indicació de la direcció del santuari de la Kaba a la La Meca, a causa del precepte religiós de resar amb la cara dirigit a aquest lloc independentment del lloc en què es trobés ubicat. Tal direcció es denomina Al Qibla. Tots tenien curioses corbes per a les pregàries quotidians.
L'any 1000 a la península Ibèrica es fa servir per primera vegada el Quadrans vetus cum cursorem del qual es desconeix l'inventor. Però aquest quadrant serà la primera avançada dels instruments de navegació que utilitzarà Cristòfor Colom.
Va ser Lupitus Barchinonensis el que, en llatí, va escriure el primer tractat sobre l'astrolabi prop de l'any 900, conservant algunes de les terminologies àrabs. En aquest llibre De mensura astrolabii líber es troben algunes indicacions per realitzar el rellotge d'àigua. Hermann de Reichenau (1013-1054), matemàtic alemany coneixedor de l'idioma àrab, el que escriu un tractat sobre lastrolabi prop de l'any 1026, conservant també algunes de les terminologies àrabs. En aquest llibre De mensura astrolabii líber es troben algunes indicacions per realitzar el rellotge de pastor. En el terreny de la gnomònica la traducció de dos còdexs àrabs va ser el punt de traspàs cultural més important. El Rei de Castella i Lleó Alfons X sobrenomenat "el Savi" (1224-1284) reuneix a la ciutat de Toledo un nombrós grup d'astrònoms cristians, grecs, hebreus i àrabs. Amb aquesta barreja de savis va poder traduir al llatí gran part de les obres escrites en àrab. Així s'obrirà encara més la porta del saber àrab dels segles anteriors a Europa. No cal dir que aquest fenomen va permetre a la gnomònica europea sortir del retard medieval en què es trobava immersa. De tota manera aquesta absorció va ser lenta.
Al començament del segle XIV apareixen uns instruments mecànics capaços de mesurar regularment el temps durant el dia. D'aquesta forma l'any 1386 es col·loca un rellotge a la Catedral de Salisbury i el 1400, durant el regnat de Enric III de Castella s'instal·la a Sevilla, a la torre de l'església de Santa Maria, el primer rellotge mecànic amb campanes.
Renaixement