Como medimos el tiempo

Medir el tiempo es algo muy difícil, porque no hay nada que sea exacto a pesar de la tecnología. Si que es verdad que para los intervalos cotidianos es bastante preciso o por lo menos lo suficiente preciso, pero nunca llega a serlo del todo, y más cuando usamos parámetros para medir como la órbita alrededor del Sol que depende de muchos factores. 

La necesidad de medir el tiempo

Tiene que ver con las circunstancias de lo que estamos haciendo. Es decir para la humanidad que fue nómada durante miles de años, lo que necesitaban saber era principalmente las estaciones, el día y la noche, o en que posición estaba la luna para salir a cazar o partir hacia otros lugares. 

Más tarde, esa necesidad, fue evolucionando y en los primeros asentamientos, para los agricultores y ganaderos la precisión de saber cuando iba a empezar las estaciones era algo que empezaba a ser crucial. El hecho de cuando sucedería algo motivó la creación de lugares de medición como Stonehenge. Para otros como los egipcios primitivos la necesidad era saber cuando sucedería la próxima subida del río y precisaban tenerlo muy claro para preparar los terrenos. Eso les indujo a crear un calendario solar con 365 días. En ambos casos, tuvieron que mirar al cielo, y observar como el Sol y las estrellas se movían, y calibrar cuando exactamente sucedería el equinoccio o el solsticio. Aparecieron los primeros astrónomos profesionales. 

Estas sociedades tan temerosas de la naturaleza, empiezan a confiar en que muchos aspectos de la vida suceden en intervalos fijos, como las estaciones o los ciclos lunares, lo que lleva a estos primeros astrónomos a asociar en el cielo, las 12 lunas y el año solar, y se divide el cielo estrellado en constelaciones que con los siglos se irá haciendo bastante complejo, a medida que la mitología se apropia de las estrellas y surgen dioses y leyendas.

Con la aparición de las primeras culturas, la vida social en las aldeas y en zonas urbanas más desarrolladas, donde el comercio, los rituales, las reuniones se producían en intervalos más cortos que una estación o una luna, aparece la semana, para algunos de diez días, ocho días, cinco días pero finalmente se impuso la babilónica de siete días.

La división del día

Por otra parte también por la misma época se hizo preciso calcular cuanto duraba un suceso, una carrera, cuanto se necesitaba para hacer un trabajo o para enviar y recibir mercancías, personas o cosas. Surgió establecer un horario, para indicar el momento preciso en que tendría un lugar en el futuro, y para que las personas pudieran organizarse.

Desde el primer momento tanto sumerios como posteriormente los babilonios dividieron el día en 24 horas según su forma de contar. Para ellos, aunque usaban un sistema de contar según los dedos de la mano, es decir decimal, el mayor valor era el 60, donde dividían este en una serie de 12 números. Fue elegido por ser el entero más pequeño divisible por todos los números del 1 al 6. Esto le confería un valor muy importante. 

El año estaba dividido en 12 meses, que a su vez, podían dividir en 30 días, por lo que era natural que el día tuviese 12 horas al igual que la noche. Este hecho de dividir el día y la noche en 12 horas se asentó rápidamente más cuando civilizaciones vecinas como los egipcios también la adaptaron. El comercio, los viajes y el intercambio cultural propiciaron que se generalizara enseguida esta forma de medir el día. 

Como la forma de medirlo variaba a lo largo del año, y el día no duraba igual en verano que en invierno se estandarizó que desde un amanecer hasta el día siguiente habían 24 horas. Aparecieron los primeros relojes solares donde las horas diurnas se representaban en un circulo de 360º según el sistema numérico babilónica en base 60. Como los días del año se aproximaba al calculo de 6 veces sesenta, enseguida se usó esta forma. Por tanto el circulo solar de 360º equivalía a 15 veces 24. 

Esta idea es la que usamos hoy en día para establecer los usos horarios y los meridianos. Cada meridiano está separado del siguiente por 15º en la esfera de la Tierra. 

El primer gran astrónomo de la antigüedad del que nos ha llegado su trabajo es el griego Hiparco de Nicea que vivió en el siglo II. a.C. Estudió y dio con mayor precisión la distancia entre la Tierra y La Luna. A él le debemos los conceptos de longitud y latitud geográficas. También estudió la relación de medidas lineales y angulares, muy frecuentes en la astronomía, y heredados de los antiguos babilónicos que habían descubierto la trigonometría hacia el siglo XII a.C. Hizo un catálogo de 850 estrellas con su posición en coordenadas eclípticas, es decir, según la posición de los doce signos del zodiaco, cada uno de 30º. Los chinos habían hecho algo parecido pero usaban 24 términos solares, cada uno de 15º. Ambos conceptos eran fundamentales para las sociedades agrarias que debían sincronizar las estaciones durante el año solar.

La astronomía griega se desarrolló tanto que incluso inventaron artilugios para hallar la latitud y longitud, posiciones de estrellas e incluso la magnitud de estas. El astrolabio fue inventado en esta época. La precisión con la que se hacían los cálculos para hallar los equinoccios, las horas del día y los minutos era tan precisa que en el siglo III algunos barcos ya contaban con mecanismos dentales que calculaban la posición geográfica de la nave. Este tipo de tecnología se perdió y no volverían a aparecer hasta el siglo XV con el Renacimiento.

Los primeros relojes

A pesar de todo este desarrollo había una imprecisión que no sabían como resolver: los días del año no eran iguales, por lo que las horas y los minutos que se calculaban con los relojes solares eran diferentes según si era verano o invierno. Hasta el siglo XV las horas se calculaban dividiendo el día en 24 horas calculadas desde una salida del sol a otra. Sin embargo la traslación de la Tierra alrededor del Sol conlleva que según el momento de la elipse en que se encuentre puede ir más lento o más rápido. Por ello los astrónomos de la antigüedad calculaban el año según la posición de las estrellas, y dividían el año en 365 días iguales. Lo lógico era dividir esos días en 24 horas iguales, pero no tenían la forma física de hacerlo. Este problema no fue resuelto hasta la aparición de los relojes mecánicos a partir del siglo XV. Sin embargo los primeros relojes no eran del todo fiables, pues todos los días habían que volver a ajustarlos. 

A partir del siglo XIII surgieron grandes potencias comerciales, primero Venecia, Génova o Aragón y luego Castilla y Portugal que empezaron a desarrollar la navegación y con ello la cartografía y la astronomía. Utilizando el astrolabio y la brújula, calculaban las distancias mediante la posición relativa. Pero pronto se dieron cuenta de que los cálculos a grandes distancias donde se precisaba conocer la hora exacta del punto de partida, eran incorrectos. Saber la hora por la posición del Sol podía producir errores muy grandes. En cada grado que se mueve un barco supone más de 100 kilómetros por lo que fue muy importante contar con instrumentos que pudieran medir la hora. 

En principio los primeros relojes estaban situados en las fachadas, y esa era la única forma de conocer la hora exacta del día. Sin embargo poco a poco en el siglo XV aparecen los primeros relojes accionados por resortes que posteriormente evolucionarían hacia los relojes pendulares.

Los relojes portátiles

Esos primeros relojes portátiles eran sumamente imprecisos pues a medida que el resorte se iba desenrollando iba perdiendo potencia lo que hacía que las horas fueran cada vez más lentas. Para corregir esto se inventó en el siglo XVI el fusible que compensaba esta falta de potencia. Aun así los relojes de navegación seguía cometiendo un error de hasta 15 minutos por día y más cuando los fusibles iban perdiendo su potencial por falta de mantenimiento o simplemente porque se rompían muy deprisa. Estas imprecisiones fueron corrigiéndose con nuevos mecanismos de control que en el siglo XIX dieron bastante precisión. 

Por otro lado las irregularidades encontradas sobre un día solar se suavizaron midiendo el tiempo utilizando una media de un día al año, es decir, utilizando el movimiento del Sol a lo largo del ecuador celeste en lugar de hacerlo a lo largo de la eclíptica. Para la vida cotidiana, para el comercio, el movimiento de personas en las ciudades, la hora la daba el reloj de la iglesia, el de la oficina de correos, el del ayuntamiento. Poco a poco el tiempo fue lo bastante preciso para la sociedad. 

Aunque en este método los errores eran insignificantes para la mayoría de los relojes que no necesitaban ajustes, las mediciones científicas finalmente se volvieron lo suficientemente precisas como para notar el efecto de la desaceleración de la marea de la Tierra por la Luna , que gradualmente alarga los días de la Tierra.

El tiempo en el siglo XX

En 1920 se construye el primer reloj de cuarzo. Es un reloj con una pequeña pieza de cuarzo que sirve para generar pequeños impulsos a intervalos regulares que permite medir el tiempo con bastante precisión. Para que vibre el cristal de cuarzo debe ser alimentado por un campo eléctrico generado por un circuito electrónico. La energía se puede suministrar mediante una pila normalmente montada sobre la caja del reloj.  Estos relojes se hicieron de muñeca a mediados de los años 60. 

Desde 1952 las mediciones del tiempo en el sistema métrico internacional (SMI) se basan en el segundo, definidos en términos de la rotación de la tierra en el año 1900. Las horas se calculan según  la precisión de 3.600 segundos. A pesar de esto la hora del Tiempo Universal Coordinado (UTC) utilizado desde entonces ha tenido que ser ajustado a 3.601 segundos casi una treintena de veces, para ajustarlo a la medición del día medio solar en el ecuador. Muchas veces en televisión ha servido como anécdota para rellenar los noticiarios, cuando se ha tenido que hay que ajustar el reloj un segundo. Pero esto es preciso para acomodar la disminución gradual de la rotación de la Tierra.  

Cuando todo parecía que los relojes de aguja iban a desaparecer la suiza Swatch lanzó en 1983 un sencillo mecanismo en cuarzo, siendo hoy en día la forma estándar. Sin embargo, no todo quedó ahí y Seiko lanzó en 1992 el primer reloj de cuarzo sin pila, que alimenta un circuito eléctrico con el movimiento de la mano. Es la forma a la que se están adaptando los relojes suizos hoy en día. 

Pero no todo se quedó ahí. En 1949 se inventó el primer reloj atómico. Este tipo de mecanismo se basan en la extremadamente regular frecuencia de la resonancia molecular y atómica. El primero que se construyó usaba la molécula de amoniaco, y aunque este reloj no era tan preciso como los de cuarzo de la época puso las bases de lo que serían los futuros relojes atómicos. A partir de 1955 empezó a usarse como patrón la frecuencia atómica de las fuentes de emisión del Cesio. Y a partir de 1967 eran tan fiables y precisos que la Oficina Internacional de Pesos y Medidas empezó a usar este tipo de sistema para la nueva definición de la unidad de tiempo físico, lo que le confiere una exactitud de 0,000000001 segundo por día, es decir, se retrasaría 1 segundo cada 30.000 años aproximadamente. 

Para el uso cotidiano, el tiempo se difunde a través del UTC, Tiempo Universal Coordinado, que deriva del Tiempo Atómico Internacional. El UTC se sincroniza con el Tiempo Atómico Internacional, teniendo en cuenta el retraso de la órbita terrestre y las transiciones del día y la noche, por lo que cada cierto tiempo intercala un segundo como habíamos comentado anteriormente. 

Hoy en día, podemos observar la hora sincronizada en cualquier aparato que esté conectado a Internet. Si no lo hiciéramos notaríamos un desfase de varios minutos en un intervalo de apenas un par de meses. Esto se corrige fácilmente habilitando la forma de sincronización horaria de nuestro dispositivo móvil.

Actualmente se está investigando en relojes atómicos que den una precisión tal que se produzca un desface de un segundo cada 52 millones de años. Incluso se piensa que sería posible construir un reloj atómico tan preciso que solo tendría un error de un segundo cada 3.000 millones de años.