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Fuso Horário
Medição do tempo
Nas divisões do calendário civil, são evidentes os indícios dos critérios
astronômicos empregados desde um passado remoto para medir o tempo: o dia
equivale a uma rotação terrestre, a semana correspondia originalmente a uma
fase da lua, o mês coincide de modo aproximado com uma lunação e o ano, com
uma órbita completa da Terra em torno do Sol.
A dificuldade que existe para estabelecer uma definição de "tempo" não se
verifica para medir essa grandeza. Pode-se mesmo afirmar que o tempo é a
grandeza física suscetível de medição mais exata, que depende de um sistema de
referência preciso, que permita especificar quando um determinado evento
ocorre. O processo de evolução de qualquer fenômeno que experimenta mudanças
regulares pode ser usado para medir o tempo.
Na determinação dos parâmetros temporais, distinguem-se dois elementos
principais: a época, que assinala o momento em que um evento instantâneo
ocorre; e o intervalo de tempo, que é a duração de um evento contínuo. Séries
de eventos podem estar relacionadas a uma escala de tempo, conjunto ordenado
de tempos, derivado de observações de algum fenômeno, como o movimento de
rotação da Terra ou o movimento de um pêndulo.
Duas escalas de tempo básicas e independentes são a escala dinâmica, baseada
na regularidade dos movimentos dos corpos celestes, e a atômica, que se
fundamenta nas freqüências características de radiação eletromagnética emitida
ou absorvida durante transições quânticas entre dois estados de energia de um
átomo ou molécula. O decaimento de elementos radioativos pode ser usado para
medir grandes intervalos de tempo.
Unidade de medida
O segundo, unidade básica de tempo, foi definido pela União
Astronômica Internacional, em 1958, como a 1/31.556.925,97 parte do ano
tropical de 1900. Em 1960, a Conferência Geral de Pesos e Medidas (CGPM)
adotou a mesma definição para o segundo do Sistema Internacional de Unidades
(SI). Em 1967, a CGPM redefiniu o segundo como 9.192.631.000 períodos da
radiação absorvida ou emitida na transição entre dois níveis hiperfinos do
átomo de césio 133.
Tempo civil
Até o século XVIII, utilizava-se na medição do tempo o chamado
tempo solar verdadeiro, obtido diretamente da leitura dos relógios de Sol. Com
as exigências da vida moderna e, em particular, com o desenvolvimento dos
meios de comunicação, foi preciso unificar a hora. Passou-se então a utilizar
o tempo solar médio, tempo estabelecido pelo movimento imaginário do Sol, a
uma velocidade uniforme ao longo do ano.
Os astrônomos costumavam marcar o início do dia médio num lugar determinado,
quando o "Sol médio" (astro fictício a partir do qual se mede o tempo solar
médio) atravessava o meridiano superior desse lugar. A hora obtida nesse
momento chama-se hora média astronômica. Para uso civil, porém, fixava-se o
início do dia 12 horas antes, com o que se criava o dia médio civil, ou
simplesmente o dia civil, no qual as horas eram contadas a partir da passagem
do Sol médio pelo meridiano inferior. A partir de 1º de janeiro de 1925, os
astrônomos abandonaram a hora média astronômica e passaram a empregar a hora
civil, contada de 0 a 24 horas, a partir da passagem do Sol médio pelo
meridiano inferior.
Com o emprego do tempo civil nas atividades públicas, cada nação procurou
unificar a hora em seu território. Entretanto, os meios de comunicação
impuseram a unificação em todo o mundo. Para tanto, adotou-se o sistema dos
fusos horários, cujos princípios foram propostos na Conferência de Washington
de 1884. Esse sistema consiste em dividir a superfície do globo em 24 fusos,
correspondentes a 24 meridianos, espaçados de 15o em 15o, a partir de um
meridiano de origem, para o qual foi adotado por convenção o meridiano de
Greenwich. Hoje os astrônomos datam os fenômenos astronômicos em tempo civil
de Greenwich, também chamado tempo universal.
Escalas
Até recentemente, a rotação da Terra fornecia a única escala de tempo
de uso geral, o tempo solar médio. Outros sistemas e escalas de tempo
independentes foram adotados mais tarde.
Tempo sideral. O movimento aparente das estrelas, produzido pela rotação
terrestre, permite criar uma escala de tempo denominada tempo sideral. Para os
astrônomos, o tempo sideral é útil porque as estrelas cruzam um meridiano
celeste determinado sempre na mesma hora sideral ao longo do ano.
O dia sideral é aproximadamente quatro minutos menor que o dia solar médio de
24 horas e começa quando o ponto vernal passa pelo meridiano-origem (de
Greenwich). O ponto vernal, ou equinócio de primavera, é o ponto da esfera
celeste no qual o Sol, em seu movimento aparente, cruza o plano do equador,
passando do hemisfério sul para o hemisfério norte.
Tempo universal
Em 1928, a hora universal (TU) substituiu a designação de
hora média de Greenwich (GMT). A escala de tempo universal (TU) é a adotada
por praticamente todos os países do mundo. Para determinar a hora num lugar
determinado, acrescenta-se ou subtrai-se um número inteiro de horas ao tempo
universal, esteja esse lugar, respectivamente, a leste ou a oeste de
Greenwich. Entre dois fusos horários há uma diferença de uma hora. O tempo
universal diretamente obtido da conversão do tempo civil local pela aplicação
da longitude convencional em relação a Greenwich se denomina TU.
Como o meridiano de Greenwich se desloca sob influência do movimento dos
pólos, há uma variação suplementar na longitude. O tempo universal TU,
corrigido da influência do movimento polar, designa-se por TU1. Finalmente, o
tempo TU1, corrigido da influência da variação de velocidade do movimento de
rotação terrestre, denomina-se TU2. O tempo universal assim obtido não é
uniforme, em conseqüência de flutuações seculares, aleatórias e imprevisíveis.
Tempo das efemérides
O tempo universal, embora seja uma escala de tempo útil
às atividades públicas, não oferece uma representação do tempo com a precisão
que exige a mecânica clássica, em virtude das flutuações do movimento de
rotação terrestre. Por essa razão, em 1955, os astrônomos decidiram criar uma
nova escala de tempo, independente da hipótese de rotação uniforme da Terra,
mas ainda baseada na teoria do movimento do planeta em torno do Sol.
Essa escala de tempo, chamada tempo das efemérides (TE), se deduz, em
princípio, das medições da longitude aparente do Sol. A teoria do movimento de
translação da Terra pode ser desenvolvida com maior precisão que a da rotação
terrestre, de tal forma que o TE é mais próximo de um tempo uniforme do que o
TU2.
Tempo atômico
O uso de relógios atômicos permitiu medir o tempo de forma mais
precisa do que possibilitam os meios astronômicos. O tempo atômico
internacional (TAI) se baseia num sistema formado por seis relógios atômicos
primários de jato de césio, construídos em laboratório, e de um número maior
de relógios de césio secundários fabricados comercialmente. Esses relógios
transmitem sinais para o Bureau Internacional de l'Heure, em Paris, que os
utiliza para estabelecer o TAI.
Tempo universal coordenado
O tempo científico e civil internacional segue uma
escala de tempo denominada tempo universal coordenado (TUC), que é na verdade
a escala de tempo atômico (TAI), ajustada em alguns segundos para que coincida
com a escala de tempo universal (TU1). As emissões de sinais horários dos
serviços de hora existentes nos principais observatórios do mundo são
efetuadas em TUC, cuja unidade é o segundo atômico (SI).
Em virtude da diminuição de velocidade de rotação da Terra, existe, num ano
solar, cerca de um segundo SI a mais do que os segundos TU1. Para eliminar
essa discrepância, o TUC é mantido a uma diferença de 0,9s da TU1 mediante o
acréscimo de um segundo ao TUC, sempre que necessário: faz-se com que o último
minuto de dezembro ou junho contenha 61 segundos. Como a diminuição da
velocidade de rotação do planeta é irregular, não é possível prever o número
de segundos em que o TUC deve ser atrasado para se manter próximo do TU1.
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