?C¨®mo medimos el tiempo?

Estos d¨ªas se nos est¨¢n haciendo largos a todos, los segundos parecen horas y las semanas meses. La percepci¨®n del tiempo no es solo un concepto filos¨®fico, sino un proceso neuronal todav¨ªa no resuelto por los cient¨ªficos. Las horas ¡°pasan m¨¢s r¨¢pido¡± seg¨²n cumplimos a?os y no sabemos el porqu¨¦. Sin embargo, todos sabemos que nuestro reloj no nos miente y que, por mucho que parezcan horas, un segundo es un segundo, ?cierto? Bueno, eso es discutible. Veamos qu¨¦ es un segundo.

La medida del tiempo, que ahora podemos hacer con precisi¨®n de 0,000000000000000001 segundos usando relojes at¨®micos, ha estado siempre muy ligada a la observaci¨®n de los cielos. Los egipcios usaban la primera aparici¨®n de la estrella Sirio sobre el horizonte despu¨¦s de haber estado oculta durante meses para comenzar su a?o. Coincid¨ªa aproximadamente con las inundaciones del Nilo, extremadamente importantes para la agricultura y la vida en su ribera. Los mayas usaron los ciclos de la Luna y el Sol para elaborar un calendario ultrapreciso, mientras que en el calendario chino los meses est¨¢n regidos por los ciclos lunares.

El tiempo que hoy medimos con relojes at¨®micos est¨¢ basado en un sistema, el sexagesimal, que se invent¨® hace alrededor de 5.000 a?os

La unidad internacional del tiempo es el segundo. Un segundo es cada una de las 86.400 partes que dividen un d¨ªa, 24 horas; cada hora son 60 minutos y cada minuto 60 segundos. Nos ense?an esto cuando somos bien peque?os. Pero esa no es una definici¨®n completa, habr¨ªa que definir un d¨ªa para rematarla.

Antes de abordar qu¨¦ es un d¨ªa, podemos preguntarnos sobre el porqu¨¦ de los n¨²meros 24 y 60. Empezamos por el 60, que es m¨¢s f¨¢cil. Como dir¨ªa Javier Cansado en Ilustres Ignorantes, esto lo inventaron los sumerios. Y despu¨¦s se lo pasaron a los babilonios. Parece mentira, pero el tiempo que hoy medimos con relojes at¨®micos est¨¢ basado en un sistema, el sexagesimal, que se invent¨® hace alrededor de 5000 a?os. Seg¨²n la teor¨ªa m¨¢s aceptada, nuestra vida se rige por m¨²ltiplos de 60 porque a los sumerios les era f¨¢cil contar hasta 12 usando una mano y hasta 60 con dos. Mientras que con el pulgar de la mano izquierda se contaban las falanges de los otros 4 dedos restantes (3 falanges por dedo), con los dedos de la derecha contaban las manos completadas (es decir, cada vez que contaban 12, las 3 falanges de los 4 dedos). Como una mano tiene 5 dedos, esto les daba para contar hasta 60 (12x5). Da la casualidad de que este sistema es tambi¨¦n muy apropiado para realizar un calendario, ya que existen aproximadamente 12 ciclos lunares (de unos 30 d¨ªas, una fracci¨®n sencilla de 60) en uno solar, que dura poco m¨¢s de 360 d¨ªas (6 veces 60).

Parafraseando la afirmaci¨®n que atribuyen a Einstein, no es lo mismo una hora paseando por el campo que confinado en casa luchando contra el coronavirus

Por otra parte, las 24 horas se las debemos a los egipcios, que divid¨ªan el d¨ªa en 12 horas de luz y 12 horas de noche y usaban observaciones astron¨®micas para su calendario. Como la noche y el d¨ªa no duran lo mismo a lo largo del a?o, ?las horas de los egipcios no duraban lo mismo de d¨ªa que de noche y a lo largo del a?o! Esto fue as¨ª hasta que empezaron a usarse relojes de agua o arena.

Raro lo de tener horas que no duran lo mismo, ?no? Pues no est¨¢ tan alejado de lo que hoy seguimos usando. Llegamos ya a la definici¨®n de segundo, que deriva de la definici¨®n de d¨ªa. Un d¨ªa es el tiempo que tarda la tierra en girar sobre s¨ª misma. Para medirlo hacemos como los bailarines al girar, nos fijamos en la posici¨®n del Sol en un punto concreto y empezamos a contar hasta que el Sol regresa a ese mismo punto. Eso son 24 horas de tiempo solar, y cada una de las 86.400 partes iguales en las que podemos dividir un d¨ªa es un segundo (solar).

El problema es que la Tierra est¨¢ girando alrededor del Sol, as¨ª que la posici¨®n del Sol va cambiando durante el a?o, y afecta a la medida del segundo. No es la mejor idea medir algo con respecto a un sistema de referencia variable. Es mejor usar las estrellas, que est¨¢n fijas en el cielo (aunque tampoco es exactamente verdad). Podemos medir lo que dura un d¨ªa usando estrellas nosotros mismos, ahora que tenemos tiempo en casa. Tomen como referencia una hora con su reloj (que mide tiempo solar) y algunos puntos fijos en tierra y f¨ªjense en la posici¨®n de alguna estrella brillante (??no un planeta!!). Al d¨ªa siguiente midan el tiempo de reloj cuando esa estrella est¨¢ en el mismo sitio. Se van a sorprender. Si usamos las estrellas y si usamos el Sol resulta que un segundo no tiene la misma duraci¨®n. Hablamos entonces de un segundo sid¨¦reo (con respecto a las estrellas) y un segundo solar. Adem¨¢s, es necesario definir un segundo solar medio, que es lo que usamos de manera oficial, porque durante el a?o nuestra rotaci¨®n tomando el Sol como referencia no es constante (?seguimos con el mismo problema que los egipcios!). Los segundos sid¨¦reos, derivados del d¨ªa sid¨¦reo, son m¨¢s cortos que los solares. Dicho de otro modo, aunque es lioso, un d¨ªa sid¨¦reo dura solo 23 horas y 56 minutos de tiempo solar. Un d¨ªa sid¨¦reo son 24 horas de tiempo sid¨¦reo, as¨ª que hay que acortar un poco m¨¢s esos segundos sid¨¦reos con respecto a los solares. ??Qu¨¦ l¨ªo!! Por ¡°suerte¡±, hoy se define el segundo con respecto a procesos at¨®micos, aunque todo proviene de la astronom¨ªa.

Como ven, algo tan b¨¢sico como un segundo no es f¨¢cil de medir de manera absoluta. El problema para definir el tiempo en s¨ª se complica mucho m¨¢s cuando tenemos en cuenta la Teor¨ªa de la Relatividad. De nuevo el problema del sistema de referencia. Parafraseando la afirmaci¨®n que atribuyen a Einstein, no es lo mismo una hora paseando por el campo que confinado en casa luchando contra el coronavirus.

Pablo G. P¨¦rez Gonz¨¢lez es investigador del Centro de Astrobiolog¨ªa, dependiente del Consejo Superior de Investigaciones Cient¨ªficas y del Instituto Nacional de T¨¦cnica Aeroespacial (CAB/CSIC-INTA).

Patricia S¨¢nchez Bl¨¢zquez es profesora titular en la Universidad Complutense de Madrid (UCM).

Vac¨ªo C¨®smico es una secci¨®n en la que se presenta nuestro conocimiento sobre el universo de una forma cualitativa y cuantitativa. Se pretende explicar la importancia de entender el cosmos no solo desde el punto de vista cient¨ªfico sino tambi¨¦n filos¨®fico, social y econ¨®mico. El nombre "vac¨ªo c¨®smico" hace referencia al hecho de que el universo es y est¨¢, en su mayor parte, vac¨ªo, con menos de 1 ¨¢tomo por metro c¨²bico, a pesar de que en nuestro entorno, parad¨®jicamente, hay quintillones de ¨¢tomos por metro c¨²bico, lo que invita a una reflexi¨®n sobre nuestra existencia y la presencia de vida en el universo.

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