La duración del día
La unidad astronómica de tiempo más fundamental es el día, medido en términos de la rotación de la Tierra. Sin embargo, hay más de una forma de definir el día. Por lo general, pensamos en él como el período de rotación de la Tierra con respecto al Sol, llamado el día solar. Después de todo, para la mayoría de las personas, el amanecer es más importante que el tiempo de ascenso de Arcturus o de alguna otra estrella, por lo que configuramos nuestros relojes en alguna versión del tiempo del Sol. Sin embargo, los astrónomos también usan un día sideral, que se define en términos del período de rotación de la Tierra con respecto a las estrellas.
Un día solar es un poco más largo que un día sideral porque la Tierra no solo gira sino que también se mueve a lo largo de su trayectoria alrededor del Sol en un día. Supongamos que comenzamos cuando la posición orbital de la Tierra es el día 1, con el Sol y alguna estrella distante (ubicada en la dirección indicada por la larga flecha blanca apuntando hacia la izquierda), directamente en línea con el cenit del observador en la Tierra. Cuando la Tierra ha completado una rotación con respecto a la estrella distante y está en el día 2, la flecha larga nuevamente apunta a la misma estrella distante. Sin embargo, tenga en cuenta que debido al movimiento de la Tierra a lo largo de su órbita desde el día 1 al 2, el Sol aún no ha alcanzado una posición por encima del observador. Para completar un día solar, la Tierra debe rotar una cantidad adicional, igual a 1/365 de un turno completo. El tiempo requerido para esta rotación adicional es 1/365 de un día, o aproximadamente 4 minutos. Entonces, el día solar es aproximadamente 4 minutos más largo que el día sideral.
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| Diferencia entre un día sideral y un día solar. Esta es una vista superior, mirando hacia abajo mientras la Tierra orbita alrededor del Sol. Debido a que la Tierra se mueve alrededor del Sol (aproximadamente 1 ° por día), después de una rotación completa de la Tierra en relación con las estrellas, no vemos al Sol en la misma posición. |
Debido a que nuestros relojes comunes están configurados para la hora solar, las estrellas se elevan 4 minutos antes cada día. Los astrónomos prefieren el tiempo sideral para planificar sus observaciones porque en ese sistema, una estrella se eleva a la misma hora todos los días.
Ejemplo: Tiempo sideral y tiempo solar
El Sol hace un círculo completo en el cielo aproximadamente cada 24 horas, mientras que las estrellas hacen un círculo completo en el cielo en 4 minutos menos, o 23 horas y 56 minutos. Esto hace que las posiciones de las estrellas en un momento determinado del día o de la noche cambien ligeramente cada día. Dado que las estrellas se elevan 4 minutos antes cada día, eso equivale a aproximadamente 2 horas por mes (4 minutos × 30 = 120 minutos o 2 horas). Por lo tanto, si una constelación particular se eleva al atardecer durante el invierno, puede estar seguro de que en el verano, se elevará aproximadamente 12 horas antes, con el amanecer, y no será tan fácilmente visible en el cielo nocturno. Digamos que esta noche la brillante estrella Sirius se levanta a las 7:00 p.m. desde un lugar determinado para que a medianoche, esté muy alto en el cielo. ¿A qué hora se levantará Sirius en tres meses?
Solución
Dentro de tres meses, Sirius se levantará antes:
Se levantará alrededor de la 1:00 p.m. y estar alto en el cielo al atardecer, en lugar de medianoche. Sirius es la estrella más brillante en la constelación de Canis Major (el perro grande). Entonces, alguna otra constelación será prominentemente visible en lo alto del cielo en esta fecha posterior.
Comprueba tu aprendizaje
Si una estrella sale a las 8:30 p.m. esta noche, ¿aproximadamente a qué hora se levantará dentro de dos meses?
Respuesta
En dos meses, la estrella se elevará:
Esto significa que se levantará a las 4:30 p.m.
Tiempo 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 debajo del 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, adoptamos la mitad de la noche como el punto de partida del día y medimos el tiempo en horas transcurridas desde la medianoche.
Durante la primera mitad del día, el Sol aún no ha alcanzado el meridiano (el gran círculo en el cielo que pasa a través de nuestro cenit). Designamos esas horas antes del mediodía (ante meridiem o a.m.), antes de que el Sol alcance el meridiano local. Habitualmente comenzamos a numerar las horas después del mediodía nuevamente y las designamos antes de las p.m. (post meridiem), después de que el Sol alcanza el meridiano local.
Aunque el tiempo solar aparente parece simple, en realidad no es muy conveniente de usar. La duración exacta de un día solar aparente varía ligeramente durante el año. El progreso hacia el este del Sol en su viaje anual alrededor del cielo no es uniforme porque la velocidad de la Tierra varía ligeramente en su órbita elíptica. Otra complicación es que el eje de rotación de la Tierra no es perpendicular al plano de su revolución. Por lo tanto, el tiempo solar aparente no avanza a una velocidad uniforme. Después de la invención de los relojes mecánicos que funcionan a una velocidad uniforme, se hizo necesario abandonar el día solar aparente como la unidad fundamental de tiempo.
Tiempo solar medio y tiempo estándar
En cambio, podemos considerar el tiempo solar medio, que se basa en el valor promedio del día solar en el transcurso del año. Un día solar medio contiene exactamente 24 horas y es lo que usamos en nuestro cronometraje diario. Aunque el tiempo solar promedio tiene la ventaja de progresar a una velocidad uniforme, sigue siendo un inconveniente para el uso práctico porque está determinado por la posición del Sol. Por ejemplo, el mediodía ocurre cuando el Sol está más alto en el cielo en el meridiano (pero no necesariamente en el cenit). Pero debido a que vivimos en una Tierra redonda, la hora exacta del mediodía es diferente a medida que cambia su longitud al moverse hacia el este o el oeste.
Si se observara estrictamente el tiempo solar medio, las personas que viajan hacia el este o el oeste tendrían que reiniciar sus relojes continuamente a medida que cambiara la longitud, solo para leer el tiempo medio local correctamente. Por ejemplo, un viajero que viaja desde Oyster Bay en Long Island a la ciudad de Nueva York tendría que ajustar el tiempo del viaje a través del túnel del East River porque el tiempo de Oyster Bay es en realidad unos 1,6 minutos más avanzado que el de Manhattan. (Imagine un viaje en avión en el que una azafata desagradable se sube al intercomunicador cada minuto y dice: "Reinicie su reloj para la hora local").
Hasta cerca del final del siglo XIX, cada ciudad y pueblo de los Estados Unidos mantenía su propio horario local. Con el desarrollo de los ferrocarriles y el telégrafo, sin embargo, se hizo evidente la necesidad de algún tipo de estandarización. En 1883, Estados Unidos se dividió en cuatro zonas horarias estándar (ahora seis, incluidas Hawái y Alaska), cada una con un sistema de tiempo dentro de esa zona.
Para 1900, la mayor parte del mundo usaba el sistema de 24 zonas horarias globales estandarizadas. Dentro de cada zona, todos los lugares mantienen la misma hora estándar, con el tiempo solar medio local de una línea de longitud estándar que se extiende más o menos por el medio de cada zona. Ahora los viajeros reinician sus relojes solo cuando el cambio de hora ha sido de una hora completa. La hora estándar del Pacífico es 3 horas antes que la hora estándar del este, un hecho que se vuelve dolorosamente obvio en California cuando alguien en la costa este se olvida y lo llama a las 5:00 a.m.
A nivel mundial, casi todos los países han adoptado una o más zonas horarias estándar, aunque una de las naciones más grandes, India, se ha establecido en una media zona, a 5,5 horas del estándar de Greenwich. Además, China utiliza oficialmente solo una zona horaria, por lo que todos los relojes de ese país son los mismos. En el Tíbet, por ejemplo, sale el sol mientras los relojes (que marcan la hora de Beijing) dicen que ya es media mañana.
El horario de verano es simplemente la hora estándar local del lugar más 1 hora. Se ha adoptado para su uso en primavera y verano en la mayoría de los estados de los Estados Unidos, así como en muchos países, para prolongar la luz del sol hasta las horas de la tarde, según la aparente teoría de que es más fácil cambiar el tiempo por acción del gobierno de lo que lo haría. sea para que individuos o empresas ajusten sus propios horarios para producir el mismo efecto. Por supuesto, no "salva" la luz del día, porque la cantidad de luz solar no está determinada por lo que hacemos con nuestros relojes, y su cumplimiento es un punto de debate legislativo en algunos estados.
La línea de fecha internacional
El hecho de que el tiempo siempre avanza a medida que avanza hacia el este presenta un problema. Supón que viajas hacia el este alrededor del mundo. Usted pasa a una nueva zona horaria, en promedio, aproximadamente cada 15 ° de longitud que viaja, y cada vez que adelanta obedientemente su reloj una hora. En el momento en que haya completado su viaje, ha adelantado su reloj con 24 horas completas y, por lo tanto, ganó un día sobre los que se quedaron en casa.
La solución a este dilema es la línea de fecha internacional, establecida por acuerdo internacional para correr aproximadamente a lo largo del meridiano de 180 ° de longitud. La línea de la fecha corre por el medio del Océano Pacífico, aunque trota un poco en algunos lugares para evitar cortar grupos de islas y Alaska. Por convención, en la línea de fecha, la fecha del calendario se cambia en un día. Cruzando la línea de fecha de oeste a este, avanzando así su tiempo, usted compensa disminuyendo la fecha; cruzando de este a oeste, aumenta la fecha en un día. Para mantener nuestro planeta en un sistema racional de cronometraje, simplemente debemos aceptar que la fecha diferirá en diferentes ciudades al mismo tiempo. Un buen ejemplo es la fecha en que la Armada Imperial Japonesa bombardeó Pearl Harbor en Hawai, conocido en los Estados Unidos como el domingo 7 de diciembre de 1941, pero enseñó a los estudiantes japoneses el lunes 8 de diciembre.
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| Donde cambia la fecha. La línea de fecha internacional es una línea trazada arbitrariamente en la Tierra donde cambia la fecha. Para que los vecinos no tengan días diferentes, la línea se encuentra donde la superficie de la Tierra es principalmente agua. |
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