Mantener el tiempo

La duración del día
La unidad astronómica de tiempo más fundamental es el día, medido en función de la rotación de la Tierra. Sin embargo, hay más de una forma de definir el día. Normalmente, pensamos en él como el periodo de rotación de la Tierra con respecto al Sol, llamado día solar. Después de todo, para la mayoría de la gente el amanecer es más importante que la hora de salida de Arcturus o de alguna otra estrella, por lo que ajustamos nuestros relojes a alguna versión de la hora solar. Sin embargo, los astrónomos también utilizan un día sideral, que se define en términos del periodo de rotación de la Tierra con respecto a las estrellas.

Un día solar es ligeramente más largo que un día sidéreo porque (como puede verse en la figura 4.10) la Tierra no sólo gira, sino que también se desplaza a lo largo de su trayectoria alrededor del Sol en un día. Supongamos que empezamos cuando la posición orbital de la Tierra está en el día 1, con el Sol y alguna estrella lejana (situada en la dirección indicada por la larga flecha blanca que apunta hacia la izquierda), directamente en línea con el cenit para el observador en la Tierra. Cuando la Tierra ha completado una rotación con respecto a la estrella lejana y se encuentra en el día 2, la flecha larga apunta de nuevo a la misma estrella lejana. Sin embargo, observe que debido al movimiento de la Tierra a lo largo de su órbita del día 1 al 2, el Sol aún no ha alcanzado una posición por encima del observador. Para completar un día solar, la Tierra debe girar una cantidad adicional, igual a 1/365 de una vuelta completa. El tiempo necesario para esta rotación adicional es de 1/365 de un día, es decir, unos 4 minutos. Por tanto, el día solar dura unos 4 minutos más que el día sideral.

Como nuestros relojes ordinarios están ajustados a la hora solar, las estrellas salen 4 minutos antes cada día. Los astrónomos prefieren el tiempo sideral para planificar sus observaciones porque, en ese sistema, una estrella sale a la misma hora todos los días.

EJEMPLO 4.3
Hora sidérea y hora solar
El Sol da una vuelta completa al cielo aproximadamente cada 24 horas, mientras que las estrellas lo hacen en 4 minutos menos, es decir, 23 horas y 56 minutos. Esto hace que las posiciones de las estrellas a una hora determinada del día o de la noche cambien ligeramente cada día. Dado que las estrellas salen 4 minutos antes cada día, esto equivale a unas 2 horas al mes (4 minutos × 30 = 120 minutos o 2 horas). Por lo tanto, si una constelación concreta sale al atardecer durante el invierno, puede estar seguro de que en verano saldrá unas 12 horas antes, con la salida del Sol, y no será tan fácilmente visible en el cielo nocturno. Supongamos que esta noche la brillante estrella Sirio sale a las 19:00 desde un lugar determinado, de modo que a medianoche se encuentra muy alta en el cielo. ¿A qué hora saldrá Sirio dentro de tres meses?

Solución
Dentro de tres meses, Sirio amanecerá más temprano:

90días×4minutosdía=360 minutos o 6 horas
Saldrá hacia la una de la tarde y estará alta en el cielo hacia el atardecer, en lugar de a medianoche. Sirio es la estrella más brillante de la constelación de Canis Major (el gran perro). Por lo tanto, alguna otra constelación será prominentemente visible en lo alto del cielo en esta fecha posterior.

Compruebe su aprendizaje
Si una estrella sale esta noche a las 20:30, ¿a qué hora saldrá dentro de dos meses aproximadamente?

RESPUESTA:
En dos meses, la estrella saldrá:
60días×4minutosdía=240 minutos o 4 horas antes.
Esto significa que amanecerá a las 16:30.

Hora solar aparente
Podemos definir el tiempo solar aparente como el tiempo calculado por la posición real del Sol en el cielo (o, durante la noche, su posición bajo el horizonte). Este es el tipo de tiempo indicado por los relojes de sol, y probablemente representa la primera medida de tiempo utilizada por las civilizaciones antiguas. Hoy en día, adoptamos la mitad de la noche como punto de partida del día y medimos el tiempo en horas transcurridas desde medianoche.

Durante la primera mitad del día, el Sol aún no ha alcanzado el meridiano (el gran círculo del cielo que pasa por nuestro cenit). Designamos esas horas como antes del mediodía (ante meridiem, o a.m.), antes de que el Sol alcance el meridiano local. Solemos empezar a numerar de nuevo las horas después del mediodía y las designamos por p.m. (post meridiem), después de que el Sol alcance el meridiano local.

Hora solar media y hora estándar
En su lugar, podemos considerar la hora solar media, que se basa en el valor medio del día solar a lo largo del año. Un día solar medio contiene exactamente 24 horas y es el que utilizamos en nuestro cronometraje cotidiano. Aunque el tiempo solar medio tiene la ventaja de progresar a un ritmo uniforme, sigue siendo inconveniente para su uso práctico porque está determinado por la posición del Sol. Por ejemplo, el mediodía se produce cuando el Sol está más alto en el cielo en el meridiano (pero no necesariamente en el cenit). Pero como vivimos en una Tierra redonda, la hora exacta del mediodía es diferente según cambiemos nuestra longitud moviéndonos al este o al oeste.

En todo el mundo, casi todos los países han adoptado uno o varios husos horarios estándar, aunque una de las naciones más grandes, la India, se ha decantado por un huso medio, a 5,5 horas del estándar de Greenwich. Además, China utiliza oficialmente un solo huso horario, por lo que todos los relojes del país mantienen la misma hora. En el Tíbet, por ejemplo, el Sol sale mientras los relojes (que mantienen la hora de Pekín) dicen que ya es media mañana.

La línea internacional de cambio de fecha
El hecho de que el tiempo avance siempre hacia el Este plantea un problema. Supongamos que viajamos alrededor del mundo en dirección este. Por término medio, cada 15° de longitud se entra en una nueva zona horaria, y cada vez se adelanta el reloj una hora. Cuando termina su viaje, ha adelantado su reloj 24 horas y, por tanto, ha ganado un día con respecto a los que se quedaron en casa.

Como nuestros relojes ordinarios están ajustados a la hora solar, las estrellas salen 4 minutos antes cada día. Los astrónomos prefieren el tiempo sideral para planificar sus observaciones porque, en ese sistema, una estrella sale a la misma hora todos los días.

EJEMPLO 4.3
Hora sidérea y hora solar
El Sol da una vuelta completa al cielo aproximadamente cada 24 horas, mientras que las estrellas lo hacen en 4 minutos menos, es decir, 23 horas y 56 minutos. Esto hace que las posiciones de las estrellas a una hora determinada del día o de la noche cambien ligeramente cada día. Dado que las estrellas salen 4 minutos antes cada día, esto equivale a unas 2 horas al mes (4 minutos × 30 = 120 minutos o 2 horas). Por lo tanto, si una constelación concreta sale al atardecer durante el invierno, puede estar seguro de que en verano saldrá unas 12 horas antes, con la salida del Sol, y no será tan fácilmente visible en el cielo nocturno. Supongamos que esta noche la brillante estrella Sirio sale a las 19:00 desde un lugar determinado, de modo que a medianoche se encuentra muy alta en el cielo. ¿A qué hora saldrá Sirio dentro de tres meses?

Solución
Dentro de tres meses, Sirio amanecerá más temprano:

90días×4minutosdía=360 minutos o 6 horas
Saldrá hacia la una de la tarde y estará alta en el cielo hacia el atardecer, en lugar de a medianoche. Sirio es la estrella más brillante de la constelación de Canis Major (el gran perro). Por lo tanto, alguna otra constelación será prominentemente visible en lo alto del cielo en esta fecha posterior.

Compruebe su aprendizaje
Si una estrella sale esta noche a las 20:30, ¿a qué hora saldrá dentro de dos meses aproximadamente?

RESPUESTA:
En dos meses, la estrella saldrá:
60días×4minutosdía=240 minutos o 4 horas antes.
Esto significa que amanecerá a las 16:30.

Hora solar aparente
Podemos definir el tiempo solar aparente como el tiempo calculado por la posición real del Sol en el cielo (o, durante la noche, su posición bajo el horizonte). Este es el tipo de tiempo indicado por los relojes de sol, y probablemente representa la primera medida de tiempo utilizada por las civilizaciones antiguas. Hoy en día, adoptamos la mitad de la noche como punto de partida del día y medimos el tiempo en horas transcurridas desde medianoche.

Durante la primera mitad del día, el Sol aún no ha alcanzado el meridiano (el gran círculo del cielo que pasa por nuestro cenit). Designamos esas horas como antes del mediodía (ante meridiem, o a.m.), antes de que el Sol alcance el meridiano local. Solemos empezar a numerar de nuevo las horas después del mediodía y las designamos por p.m. (post meridiem), después de que el Sol alcance el meridiano local.

Hora solar media y hora estándar
En su lugar, podemos considerar la hora solar media, que se basa en el valor medio del día solar a lo largo del año. Un día solar medio contiene exactamente 24 horas y es el que utilizamos en nuestro cronometraje cotidiano. Aunque el tiempo solar medio tiene la ventaja de progresar a un ritmo uniforme, sigue siendo inconveniente para su uso práctico porque está determinado por la posición del Sol. Por ejemplo, el mediodía se produce cuando el Sol está más alto en el cielo en el meridiano (pero no necesariamente en el cenit). Pero como vivimos en una Tierra redonda, la hora exacta del mediodía es diferente según cambiemos nuestra longitud moviéndonos al este o al oeste.

Si se respetara estrictamente la hora solar media, las personas que viajan hacia el este o el oeste tendrían que reajustar sus relojes continuamente a medida que cambiara la longitud, sólo para leer correctamente la hora media local. Por ejemplo, un viajero que se desplazara de Oyster Bay, en Long Island, a Nueva York tendría que ajustar la hora durante el trayecto a través del túnel del East River, porque la hora de Oyster Bay está en realidad 1,6 minutos más adelantada que la de Manhattan. (Imagínese un viaje en avión en el que una odiosa azafata se pone en el interfono cada minuto diciendo: "Por favor, ajuste su reloj a la hora media local").

Hasta finales del siglo XIX, cada ciudad y pueblo de Estados Unidos tenía su propia hora local. Sin embargo, con el desarrollo del ferrocarril y el telégrafo, se hizo evidente la necesidad de algún tipo de estandarización. En 1883, Estados Unidos se dividió en cuatro zonas horarias estándar (ahora seis, incluidos Hawai y Alaska), cada una con un sistema horario dentro de esa zona.

En 1900, la mayor parte del mundo ya utilizaba el sistema de 24 husos horarios mundiales normalizados. Dentro de cada zona, todos los lugares mantienen la misma hora estándar, con la hora solar media local de una línea estándar de longitud que pasa más o menos por el medio de cada zona. Ahora los viajeros reajustan sus relojes sólo cuando el cambio de hora ha ascendido a una hora completa. La hora estándar del Pacífico es 3 horas más temprana que la hora estándar del Este, un hecho que se hace dolorosamente obvio en California cuando alguien de la Costa Este se olvida y te llama a las 5 de la mañana.

La línea internacional de cambio de fecha
El hecho de que el tiempo avance siempre hacia el Este plantea un problema. Supongamos que viajamos alrededor del mundo en dirección este. Por término medio, cada 15° de longitud se entra en una nueva zona horaria, y cada vez se adelanta el reloj una hora. Cuando termina su viaje, ha adelantado su reloj 24 horas y, por tanto, ha ganado un día con respecto a los que se quedaron en casa.