Tiempo Universal

Tiempo universal (UT o UT1) es un estándar de tiempo basado en la rotación de la Tierra. Si bien originalmente era el tiempo solar medio a 0° de longitud, las mediciones precisas del Sol son difíciles. Por lo tanto, UT1 se calcula a partir de una medida del ángulo de la Tierra con respecto al Marco de Referencia Celestial Internacional (ICRF), llamado Ángulo de Rotación de la Tierra (ERA, que sirve como un reemplazo moderno del Tiempo Sideral Medio de Greenwich). UT1 es el mismo en todas partes de la Tierra. Se requiere UT1 para seguir la relación.

ERA = 2(π0.7790572732640 + 1.00273781191135448· T_u.

donde T_u = (fecha UT1 juliana - 2451545.0).

Historia

Antes de la introducción de la hora estándar, cada municipio del mundo que usaba relojes ajustaba su reloj oficial, si lo tenía, de acuerdo con la posición local del Sol (consulte la hora solar). Esto sirvió adecuadamente hasta la introducción de los viajes en tren en Gran Bretaña, lo que hizo posible viajar lo suficientemente rápido en largas distancias como para requerir un reinicio continuo de los relojes a medida que un tren avanzaba en su recorrido diario por varias ciudades. A partir de 1847, Gran Bretaña estableció la hora media de Greenwich, la hora solar media en el primer meridiano de Greenwich, Inglaterra, para resolver este problema: todos los relojes en Gran Bretaña se ajustaron a esta hora independientemente del mediodía solar local. Usando telescopios, GMT se calibró al tiempo solar medio en el Observatorio Real de Greenwich en el Reino Unido. Se utilizaron cronómetros o telegrafía para sincronizar estos relojes.

Zonas horarias estándar del mundo (febrero 2021). El número en la parte inferior de cada zona especifica el número de horas para añadir a UTC para convertirlo a la hora local.

A medida que aumentaba el comercio internacional, surgió la necesidad de un estándar internacional de medición del tiempo. Varios autores propusieron un "universal" o "cósmica" hora (ver Zona horaria § Zonas horarias mundiales). El desarrollo del Tiempo Universal comenzó en la Conferencia Internacional de Meridianos. Al final de esta conferencia, el 22 de octubre de 1884, se anunció que la referencia base recomendada para la hora mundial, el 'día universal', sería la hora solar media local en el Observatorio Real de Greenwich, contada desde 0 las horas en Greenwich significan medianoche. Esto coincidía con la hora media de Greenwich civil utilizada en la isla de Gran Bretaña desde 1847. Por el contrario, la GMT astronómica comenzaba al mediodía, es decir, el día astronómico X comenzaba al mediodía del día civil X. El propósito de esto era mantener las observaciones de una noche en una fecha. El sistema civil se adoptó a partir de las 0 horas (civil) del 1 de enero de 1925. El GMT náutico comenzó 24 horas antes que el GMT astronómico, al menos hasta 1805 en la Royal Navy, pero persistió mucho más tarde en otros lugares porque se mencionó en la conferencia de 1884. Se eligió Greenwich porque en 1884 dos tercios de todas las cartas y mapas náuticos ya lo usaban como su primer meridiano.

Durante el período comprendido entre 1848 y 1972, todos los principales países adoptaron zonas horarias basadas en el meridiano de Greenwich.

En 1928, la Unión Astronómica Internacional introdujo el término Tiempo Universal (UT) para referirse a GMT, con el día comenzando a la medianoche. Se recomendó el término como un término más preciso que el del meridiano de Greenwich, porque GMT podría referirse a un día astronómico que comienza al mediodía o un día civil que comienza a la medianoche. Como el público en general siempre había comenzado el día a la medianoche, se les siguió presentando la escala de tiempo como la hora del meridiano de Greenwich.

Cuando se introdujeron, las señales horarias de transmisión se basaban en UT y, por lo tanto, en la rotación de la Tierra. En 1955, el BIH adoptó una propuesta de William Markowitz, efectiva el 1 de enero de 1956, dividiendo UT en UT0 (UT como se calculó anteriormente), UT1 (UT0 corregido por movimiento polar) y UT2 (UT0 corregido por movimiento polar y variación estacional). UT1 era la versión suficiente para "muchas aplicaciones astronómicas y geodésicas", mientras que UT2 se transmitiría por radio al público.

UT0 y UT2 pronto se volvieron irrelevantes debido a la introducción del Tiempo Universal Coordinado (UTC). A partir de 1956, WWV transmitió una señal de reloj atómico escalonada en incrementos de 20 ms para ponerla de acuerdo con UT1. El error de hasta 20 ms de UT1 está en el mismo orden de magnitud que las diferencias entre UT0, UT1 y UT2. Para 1960, el Observatorio Naval de EE. UU., el Observatorio Real de Greenwich y el Laboratorio Nacional de Física del Reino Unido habían desarrollado UTC, con un enfoque de pasos similar. La reunión de URSI de 1960 recomendó que todos los servicios de tiempo deberían seguir el ejemplo del Reino Unido y los EE. UU. y transmitir el tiempo coordinado utilizando un desplazamiento de frecuencia de cesio destinado a igualar la progresión prevista de UT2 con pasos ocasionales según sea necesario. A partir del 1 de enero de 1972, UTC se definió para seguir a UT1 en 0,9 segundos en lugar de UT2, lo que marca el declive de UT2.

La hora civil moderna generalmente sigue el UTC. En algunos países, el término hora del meridiano de Greenwich persiste en el uso común hasta el día de hoy en referencia a UT1, en el cronometraje civil, así como en los almanaques astronómicos y otras referencias. Siempre que no se requiera un nivel de precisión superior a un segundo, se puede utilizar UTC como una aproximación de UT1. La diferencia entre UT1 y UTC se conoce como DUT1.

Adopción en varios países

La tabla muestra las fechas de adopción de zonas horarias basadas en el meridiano de Greenwich, incluidas las zonas de media hora.

Además de la hora estándar de Nepal (UTC+05:45), la zona horaria estándar de Chatham (UTC+12:45) utilizada en las islas Chatham de Nueva Zelanda y la zona horaria centro-occidental no autorizada oficialmente (UTC+8:45) utilizado en Eucla, Australia Occidental y áreas circundantes, todas las zonas horarias en uso están definidas por un desplazamiento de UTC que es un múltiplo de media hora y, en la mayoría de los casos, un múltiplo de una hora.

Medición

Históricamente, el Tiempo Universal se calculó observando la posición del Sol en el cielo. Pero los astrónomos descubrieron que era más preciso medir la rotación de la Tierra observando las estrellas cuando cruzaban el meridiano cada día. Hoy en día, UT en relación con el Tiempo Atómico Internacional (TAI) se determina mediante observaciones de interferometría de línea de base muy larga (VLBI) de las posiciones de objetos celestes distantes (estrellas y cuásares), un método que puede determinar UT1 dentro de 15 microsegundos o mejor. Las fuentes de datos adicionales incluyen el alcance láser de la Luna y los satélites artificiales, así como la determinación de las órbitas de los satélites GPS.

Un 1853 "Placa de carbón" que muestra los tiempos relativos de "todas las naciones" antes de la adopción del tiempo universal

La rotación de la Tierra y UT son monitoreados por el Servicio Internacional de Sistemas de Referencia y Rotación de la Tierra (IERS). La Unión Astronómica Internacional también participa en el establecimiento de estándares, pero el árbitro final de los estándares de transmisión es la Unión Internacional de Telecomunicaciones o ITU.

La rotación de la Tierra es algo irregular y también se está desacelerando muy gradualmente debido a la aceleración de las mareas. Además, la duración del segundo se determinó a partir de observaciones de la Luna entre 1750 y 1890. Todos estos factores hacen que el día solar medio moderno, en promedio, sea un poco más largo que los 86 400 segundos SI nominales, el número tradicional de segundos. por día. Como UT es ligeramente irregular en su ritmo, los astrónomos introdujeron Ephemeris Time, que desde entonces ha sido reemplazado por Terrestrial Time (TT). Debido a que el tiempo universal está determinado por la rotación de la Tierra, que se aleja de los estándares de frecuencia atómica más precisos, se necesita un ajuste (llamado segundo bisiesto) a este tiempo atómico ya que (a partir de 2019) 'emisión tiempo' permanece ampliamente sincronizado con el tiempo solar. Por lo tanto, el estándar de transmisión civil para el tiempo y la frecuencia generalmente sigue de cerca el Tiempo Atómico Internacional, pero ocasionalmente da un paso (o 'salto') para evitar que se desvíen demasiado del tiempo solar medio.

El tiempo dinámico baricéntrico (TDB), una forma de tiempo atómico, ahora se usa en la construcción de las efemérides de los planetas y otros objetos del sistema solar, por dos razones principales. Primero, estas efemérides están vinculadas a observaciones ópticas y de radar del movimiento planetario, y la escala de tiempo TDB se ajusta para que se sigan las leyes de movimiento de Newton, con correcciones para la relatividad general. Además, las escalas de tiempo basadas en la rotación de la Tierra no son uniformes y, por lo tanto, no son adecuadas para predecir el movimiento de los cuerpos en nuestro sistema solar.

Versiones alternativas

UT1 es la principal forma de tiempo universal. Sin embargo, también hay varios otros estándares de tiempo de uso poco frecuente que se denominan Tiempo Universal, que concuerdan en 0,03 segundos con UT1:

• UT0 es el Tiempo Universal determinado en un observatorio observando el movimiento diurnal de estrellas o fuentes de radio extragalácticas, y también desde observaciones de la Luna y satélites artificiales de la Tierra. La ubicación del observatorio se considera que tiene coordenadas fijas en un marco de referencia terrestre (como el Marco Internacional de Referencia Terrestre) pero la posición del eje rotacional de la Tierra vaga por la superficie de la Tierra; esto se conoce como movimiento polar. UT0 no contiene ninguna corrección para movimiento polar mientras que UT1 los incluye. La diferencia entre UT0 y UT1 está en el orden de unos pocos decenas de milisegundos. La designación UT0 ya no es de uso común.
• UT1R es una versión lisa de UT1, filtrando las variaciones periódicas debido a las mareas. Incluye 62 términos de suavizado, con períodos de entre 5,6 días y 18,6 años. UT1R todavía está en uso en la literatura técnica pero raramente se utiliza en otros lugares.
• UT2 es una versión lisa de UT1, filtrando variaciones estacionales periódicas. Es sobre todo de interés histórico y rara vez se utiliza más. Se define por

UT2=UT1+0,022⋅ ⋅ pecado⁡ ⁡ ()2π π t)− − 0,012⋅ ⋅ #⁡ ⁡ ()2π π t)− − 0,006⋅ ⋅ pecado⁡ ⁡ ()4π π t)+0,007⋅ ⋅ #⁡ ⁡ ()4π π t)segundos{displaystyle UT2=UT1+0.022cdot sin(2pi t)-0.012cdot cos(2pi t)-0.006cdot sin(4pi t)+0.007cdot cos(4pi t);{mbox{seconds}}}}

Donde t es el tiempo como fracción del año Besselian.