Aunque el tiempo ha existido desde el principio de, bueno, el tiempo, todavía era necesario inventarlo.
© Jorge Láscar, CC BY 2.0. LEFT: Jakub Hałun CC BY-SA 4.0El Samrat Yantra es el mayor reloj de sol del mundo, con su gnomon -o torre- de 27 metros de altura. Construido a principios del siglo XVIII, este enorme instrumento forma parte del observatorio Jantar Mantar de Jaipur (India). El gnomon (abajo) proyecta una sombra sobre los arcos de los cuadrantes que lo flanquean, lo que permite indicar la hora con una precisión de dos segundos.
Hay muchas formas de preguntar: "¿Qué es el tiempo?". Los astrónomos pueden utilizar el tiempo estándar solar, el tiempo solar medio, el tiempo sideral, el tiempo universal o la fecha juliana y sus muchas formas modificadas. Los astrónomos describen tres tipos diferentes de crepúsculo, la ecuación del tiempo, 24 husos horarios y un día astronómico. Entender estos diferentes "tiempos" nos da una mejor idea de nuestra relación con el cielo y la Tierra giratoria en la que vivimos.
El principio del tiempo
Las primeras civilizaciones desarrollaron dos tipos de calendarios. El más antiguo es de naturaleza lunar. Podría parecer más lógico que el Sol fuera el primer cronometrador, pero los arqueólogos han encontrado huesos de mamuts y otros animales de hace más de 20.000 años que parecen tener grabados que registran las fases de la Luna. Durante ese periodo de la historia de la humanidad, los cazadores que rastreaban la caza necesitaban saber cuánto tiempo se habían alejado de su campamento, por lo que la Luna era la opción obvia para seguir el paso del tiempo.
Pasaron milenios antes de que el Sol sustituyera a la Luna en nuestro calendario moderno. Esto se debe a que la Tierra y la Luna están involucradas en una mezcla cósmica que es difícil de desenredar. La mayoría de las culturas antiguas anunciaban el comienzo del mes cuando la delgada media luna o "Luna Nueva" podía verse después de la puesta de sol. Hay 354 días y fracción en un año lunar con 12 meses lunares. La Tierra, sin embargo, gira alrededor del Sol cada 365,242 días. Si bien esto no era un problema en un calendario puramente ceremonial o religioso, tratar de engranar estos dos calendarios era imposible.
La solución a este problema fue propuesta por Sosígenes de Alejandría, astrónomo de la corte de Cleopatra y posiblemente el astrónomo más influyente de toda la historia. Julio César contrató a Sosígenes para arreglar el antiguo calendario lunar romano. En la época de César, el calendario lunar estaba tan desincronizado con las estaciones que se necesitaba un decreto del emperador para remediar la situación. A sugerencia de Sosígenes, el antiguo calendario lunar fue sustituido por uno que utilizaba únicamente el Sol para delimitar el año. La Luna se dejó a la deriva durante los 12 meses del nuevo calendario de César.
Este calendario juliano también implementó los años bisiestos, añadiendo un día más cada cuatro años. Pero esto no era un arreglo perfecto, ya que la última fracción de un día en un año es ligeramente inferior a un cuarto de día. En el siglo XVI, el calendario juliano también estaba desfasado con respecto a las estaciones. Esto llevó al Papa Gregorio XIII a implementar actualizaciones en 1582 que dictaban que los años bisiestos se omitieran en los años divisibles por 100, excepto cuando fueran divisibles por 400. Así, mientras que 1900 no fue un año bisiesto, 2000 sí lo fue. Dos mil años después, el mundo entero sigue utilizando el calendario modificado de Sosígenes.
Mantener el tiempo
Las culturas de todo el mundo desarrollaron métodos para seguir las horas utilizando relojes de agua, relojes de arena y relojes de sol, a menudo con el fin de programar los rituales religiosos. Por supuesto, estos métodos tenían sus limitaciones. El agua se congelaba en invierno, los relojes de arena debían voltearse y los relojes de sol no servían después de la puesta de sol.
Hacia el año 1000 d.C., empezaron a aparecer en Europa occidental dispositivos mecánicos que podían hacer sonar campanas para dar la hora. De hecho, algunos creen que la palabra "reloj" deriva del francés cloche, que significa campana. Estos primeros mecanismos no tenían esferas y sólo hacían sonar campanas. Al cabo de unos pocos cientos de años, se añadieron esferas para indicar visualmente la hora. En el siglo XIII, los monjes astrónomos crearon movimientos complejos con esferas que tenían una aguja horaria y mostraban las fases lunares, los solsticios y los equinoccios, entre otras cosas.
© David J. EicherUno de los relojes astronómicos más famosos se encuentra en una calle lateral del casco antiguo de Praga. Construido en 1410, lleva funcionando más de 600 años. La hermosa esfera (abajo) parece el frontal de un astrolabio y sigue proporcionando compleja información astronómica.
Navegando por el tiempo
La ciencia, la tecnología y el comercio se complementan a menudo. En el siglo XVII, los tres se unieron para afrontar el difícil reto de determinar la longitud de un barco en el mar.
En 1676, en el recién construido Observatorio de Greenwich, situado en las afueras de Londres, se instalaron dos relojes únicos con péndulos de 13 pies de largo (4 metros). Estos relojes tenían una precisión de 10 segundos en el transcurso de un día o más, lo que aumentaba drásticamente la capacidad de los astrónomos para realizar observaciones precisas.
El primer astrónomo de la familia real, Sir John Flamsteed, quería saber si la rotación de la Tierra era isócrona. En pocas palabras, ¿giraba la Tierra sobre su eje a un ritmo constante? Con los nuevos relojes, Flamsteed demostró que el giro de nuestro planeta era de hecho constante. Esto proporcionó el primer eslabón en los esfuerzos por resolver el problema de la longitud.
En el siglo XVIII, los navegantes utilizaban relojes portátiles accionados por resortes que podían mantener con precisión la hora de Greenwich. Comparándolos con la hora solar local observada, podían determinar su longitud a cientos de millas de los observatorios terrestres.
© Steve Collis
A medida que se acercaba el siglo XIX, los relojes de pulsera y de bolsillo se habían convertido en algo común y de moda. ¿Pero cómo se ajustaban? ¡Con el reloj de sol del jardín! Cuando se viajaba a pie o a caballo, las diferencias en las horas "locales" eran insignificantes y no suponían un problema. Pero con la llegada de los trenes, todo esto cambió, y la astronomía volvió a acudir al rescate.
Por cada 15° de longitud al oeste o al este de un meridiano designado, la hora solar local disminuye o aumenta en una hora. Esto significa que por cada grado de longitud, la hora cambia en cuatro minutos. Si hay un reloj de sol que muestra el mediodía en Greenwich, serían las 11:40 de la mañana en un reloj de sol en Oxford. En toda Gran Bretaña hay 30 minutos de diferencia horaria. Esto ya era bastante difícil para los ferrocarriles en un país pequeño donde cada pueblo ajustaba sus relojes al reloj de sol local. En Norteamérica era peor, ya que los husos horarios abarcaban tres horas y media. Cada pueblo utilizaba los relojes de sol locales para ajustar sus relojes, mientras que cada ferrocarril tenía una hora estandarizada diferente para sus horarios publicados. Esto hacía casi imposible tener unos horarios ferroviarios que tuvieran algún sentido.
Para solucionarlo, los astrónomos dividieron el globo en 24 husos horarios. El punto de partida de estos husos horarios se basaba en el meridiano definido por observatorios específicos que realizaban observaciones al mediodía. En Inglaterra, era el Observatorio de Greenwich, en Francia el observatorio de París y en Estados Unidos el Observatorio Naval de Washington, D.C.
© David J. EicherEl Observatorio de Greenwich se encuentra en una colina que domina el río Támesis, lo que permitía a los barcos cercanos ajustar sus relojes a la bola horaria de su techo. La popularidad de las bolas del tiempo aumentó a finales del siglo XIX e inspiró la caída anual de la bola de medianoche de Año Nuevo en Times Square, en Nueva York.
En Estados Unidos, los astrónomos también comenzaron a distribuir el tiempo. Ya en 1865, el Observatorio Naval de Estados Unidos envió señales horarias ocasionales. En 1869, el Observatorio de Allegheny, cerca de Pittsburgh, inició un servicio horario para una zona que abarcaba Nueva York, Chicago y más allá. La señal se enviaba a los ferrocarriles y a las joyerías. Los joyeros colocaban relojes conectados en sus escaparates donde los clientes podían ajustar sus relojes. El Allegheny y otros observatorios cobraban por distribuir estos servicios horarios, lo que les permitía financiar importantes investigaciones astronómicas. El tiempo era realmente dinero.
A finales del siglo XIX, la situación había adquirido dimensiones internacionales. En octubre de 1884, delegados de todo el mundo se reunieron en Washington, D.C., en la Conferencia Internacional del Meridiano. El objetivo era determinar "un cero común de longitud". Cada uno de los 24 husos horarios del mundo se calcularía a partir de un meridiano principal y se estandarizaría a la hora solar media. Así, el querido reloj de sol quedó relegado a los jardines y cementerios de las iglesias.
© Courtesy Raymond ShubinskiEn marzo de 1911, los periódicos ingleses se complacían en informar de que los relojes galos se estaban retrasando a la hora de Greenwich, como demuestra esta ilustración del Illustrated London News.
Contando los días
Los astrónomos se esfuerzan por ser precisos, y las fechas de los calendarios pueden ser a menudo engorrosas y confusas. Para ser más precisos, las observaciones y los acontecimientos suelen registrarse por su fecha juliana. El periodo juliano fue una idea del historiador del siglo XVI Joseph Justus Scaliger y comienza el 1 de enero de 4713 a.C. En esta fecha coinciden varios ciclos: el ciclo solar de 28 años del calendario juliano, tras el cual los días del año caen en los mismos días de la semana; el ciclo metónico de 19 años, cuando las fases lunares se repiten en los mismos días del año; y el ciclo de indicación de 15 años, el ciclo fiscal del Imperio Romano, que era otro método para registrar las fechas.
Cuando John Herschel adaptó la idea de Scaliger para su uso astronómico en 1849, eligió el mediodía como hora cero para el actual Período Juliano, evitando así un cambio de fecha durante las observaciones nocturnas. La fecha juliana es entonces simplemente el número de días que han pasado desde el mediodía del 1 de enero de 4713 a.C.
En 1957, el Smithsonian Astrophysical Observatory creó una fecha juliana modificada, que comienza en la medianoche GMT del 17 de noviembre de 1858. Esto hizo que el recuento de días fuera considerablemente menor y más manejable para los primeros ordenadores.
El tiempo y la astronomía están arraigados en la forma en que ordenamos nuestras vidas. Los antiguos observadores del cielo miraban a este para poner orden en su mundo, y todavía utilizamos los ciclos astronómicos para establecer las pautas de nuestras vidas. Los astrónomos han dado a estos patrones orden y precisión en un esfuerzo por responder a esa antigua pregunta: "¿Qué hora es?"
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