Mesurament del temps

1986/08/01 Arregi Bengoa, Jesus Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Fisika
• Astronomia

En parlar de l'aparició de les estacions en el número anterior, tractem de desentranyar la causa i les particularitats més importants del fenomen. A pesar que el dia i l'any es van esmentar amb freqüència, no es va analitzar la seva durada. El mesurament del temps serà el problema bàsic de l'Astronomia que ara tractarem d'analitzar i en una pròxima ocasió ens ocuparem dels detalls de l'organització del calendari que utilitzem a Occident.

Els moviments periòdics utilitzats tradicionalment per a mesurar el temps han estat el gir de la Terra, la seva translació al voltant del Sol i la translació a la Terra de la Lluna. Així, s'han considerat com a unitats de temps el dia, l'any i el mes respectivament. Intentem ara definir aquests conceptes amb major precisió del que usem diàriament.

Com és d'esperar, necessitem unes referències per al mesurament del temps. Un d'ells serà el punt àries que es defineix a continuació. Aquest punt d'Àries, també dit de primavera, és conegut, com veurem, per estar relacionat amb el començament de la primavera en l'hemisferi nord. En concret, el punt Àries és el punt que obtenim projectant el centre del Sol en la pastada quan es produeix aquest fenomen. (Veure figura 1). L'altre extrem d'aquesta recta, el de tardor, és la lliura o el punt euro.

No obstant això, l'anàlisi dels problemes en els quals intervenen la Terra i el Sol es realitza generalment no utilitzant el sistema que hem representat en la primera figura, sinó el sistema geocèntric. Com es pot apreciar en la figura 2, la Terra la considerarem en el centre, amb l'eix de gir en vertical i l'equador en pastat. Des d'aquest punt de vista, el Sol és el projectat en massa que, formant l'Eclíptica, veiem desplaçar-nos al voltant de la Terra al llarg de l'any. Com sabem, quan comencen la primavera i la tardor, el Sol està per tant sobre l'equador, i els punts d'euro són els punts de tall entre l'equador i l'eclíptica.

el motiu pel qual es diu àries al punt és històric. Quan es van denominar constel·lacions zodiacales (és a dir, constel·lacions que envolten a l'eclíptica en l'amarrament), fa uns 2000 anys, el punt (és a dir, el Sol el dia de primavera) es trobava en la constel·lació d'Àries. Per això es diu. De totes maneres (cal dir) el punt es mou en el pastat i actualment es troba en Peixos, encara que en general es diu que la primavera comença quan el Sol entra en Àries sense tenir en compte aquest canvi.

El moviment dels equinoccios esmentats (precesión dels equinoccios) es deu al fet que la Terra està trepitjada en els pols. Aquesta opressió augmenta el radi en l'equador. Per tant, l'atracció de la Lluna i el Sol porten a l'equador a unir-se a l'eclíptica, amb un angle de 23°27" que tendeix a disminuir. D'altra banda, en lloc que el pol mantingui la direcció, descriu un con d'angle abans esmentat al voltant de la unió de l'eclíptica, com ho fa l'eix d'una baldufa quan acabarà el moviment (Veure figura 3). El període del moviment és d'uns 25.770 anys. Això suposa un moviment anual de 50,29". En canviar el pla de l'equador amb el pol, el punt també es mou 50,29" a l'any.

Per tant, podem començar a diferenciar el dia estavellat-solar. Si utilitzem una estrella com a referència per a mesurar la durada del gir de la Terra, llavors estem limitant la fama. És a dir, el dia estavellada és el temps que triga una estrella a recórrer dos passos consecutius per sobre del meridià d'un punt. El dia assolellat és el que s'obté prenent com a referència el Sol.

Com es pot apreciar en la figura 4, aquest segon dia és una mica més llarg que la fama. Suposem que l'estrella triada per a mesurar el dia estavellada, el Sol i la Terra estan alineats en un moment donat i els dos primers estan situats en el meridià corresponent al punt P de la Terra. La Terra, en aconseguir 2 punts per translació i moviment de gir, en estar l'estrella en infinit, tornaria a ocupar el meridià del punt P, però hauria de girar una mica més perquè el Sol estigués sobre la P.

Encara que en astronomia el dia estrella té diversos usos, en la nostra vida diària hem d'utilitzar el dia assolellat. Si no, no anirien la nit ni el dia amb la llum i el dia no sempre començaria a mitjanit. Entendrem aquest problema amb l'ajuda de la figura 5. Suposem que la Terra està en el punt 1. En aquest moment en el punt P comencen el dia estavellat-assolellat, és a dir, són els 0 i és migdia. A mesura que passen els mesos els dos dies es van desfasant i quan el dia estrella ha de començar en 2 posicions, el Sol surt. Després de mig any, el començament del dia estrella, els 0, es produeix a mitjanit. Com hem dit, l'hora oficial ha de basar-se en el dia solar.

No obstant això, el dia assolellat tampoc és el més adequat per a mesurar el temps, ja que no és sempre el mateix. Com és sabut, la velocitat de translació de la Terra no és sempre la mateixa, és major en el perihelio. Segons la segona llei de Kepler, el vector radio ha d'ocupar les mateixes superfícies en temps iguals. Per això, l'arc que circula un dia quan la Terra està en el perihelio és major, per la qual cosa també és major l'angle i el dia. Per a superar aquest problema definim un dia assolellat mitjà, sempre igual i dividit en 24 hores. Així les coses, el dia estavellat té una mitjana de 23 h 56 m 4,09 s.

Les hores dels fenòmens astronòmics es realitzen generalment amb el temps universal (UT). El temps universal és l'hora respecte al sol de Greenwich, és a dir, restant una o dues hores oficials, segons l'època de l'any.

Fixem ara els tipus d'anys. Igual que a l'hora de definir el dia, hem de fixar les referències en primer lloc. Si prenem com a referència una estrella fixa, obtenim l'any estavellat: El temps que triga el Sol, la Terra i l'estrella a ocupar la mateixa posició relativa en dos períodes consecutius, és a dir, el temps que triga la Terra a formar un angle de 360° al voltant del Sol. L'any tròpic es defineix de la mateixa manera, però prenent com a referència el punt.

L'any tròpic és una mica més curt que la fama perquè la precesión mou el punt en direcció contrària al moviment del Sol. Per això el Sol, en completar la gira, troba el punt 50,29" més endavant. En concret, l'any estrella dura 365 dies 6 hores 9 minuts i 10,1 segons i el tròpic 365 dies 5 hores 48 minuts i 47,5 segons.

Per a l'elaboració del calendari s'utilitza l'any tròpic, que acompanya a les estacions. L'ús d'un estavellat suposaria un avançament de les estacions d'uns 20 minutos cada any i un desfasament que s'acumularia al llarg dels segles, com és el cas de l'organització de les labors agrícoles.