Tiempo universal

El Tiempo Universal ( UT o UT1 ) es un estándar de tiempo basado en la rotación de la Tierra . ^{[ 1 ]} Si bien originalmente era el tiempo solar medio a 0° de longitud, las mediciones precisas del Sol son difíciles. Por lo tanto, el UT1 se calcula a partir de una medida del ángulo de la Tierra con respecto al Marco de Referencia Celeste Internacional (ICRF), llamado Ángulo de Rotación de la Tierra (ERA, que sirve como reemplazo del Tiempo Sidéreo Medio de Greenwich ). El UT1 es el mismo en todas partes de la Tierra. El UT1 debe seguir la relación

donde T _u = ( fecha juliana UT1 − 2451545.0). ^{[ 2 ]}

Antes de la introducción de la hora estándar , cada municipio del mundo que utilizaba relojes ajustaba su reloj oficial, si lo tenía, según la posición local del Sol (véase hora solar ). Esto funcionó adecuadamente hasta la introducción del ferrocarril en Gran Bretaña , que permitió viajar lo suficientemente rápido y a lo largo de distancias lo suficientemente largas como para requerir el ajuste continuo de los relojes a medida que el tren avanzaba en su recorrido diario por varias ciudades. A partir de 1847, Gran Bretaña estableció la Hora Media de Greenwich (GMT), la hora solar media en Greenwich, Inglaterra , para resolver este problema: todos los relojes de Gran Bretaña se ajustaban a esta hora independientemente del mediodía solar local. ^{[ a ]} ​​Mediante telescopios, la GMT se calibraba a la hora solar media en el meridiano de Greenwich a través del Real Observatorio de Greenwich . Se utilizaban cronómetros o telegrafía para sincronizar estos relojes. ^{[ 4 ]}

Con el aumento del comercio internacional, surgió la necesidad de un estándar internacional para la medición del tiempo. Varios autores propusieron un tiempo «universal» o «cósmico» (véase Zona horaria §  Zonas horarias mundiales ). El desarrollo del Tiempo Universal comenzó en la Conferencia Internacional del Meridiano . Al final de esta conferencia, el 22 de octubre de 1884, ^{[ b ]} se anunció que la referencia base recomendada para el tiempo mundial, el «día universal», sería la hora solar media local en el Real Observatorio de Greenwich, contada desde las 0 horas a la medianoche media de Greenwich. ^{[ 5 ]} Esto coincidía con la Hora Media de Greenwich civil utilizada en la isla de Gran Bretaña desde 1847. En cambio, la GMT astronómica comenzaba al mediodía medio, es decir, el día astronómico X comenzaba al mediodía del día civil X . El propósito de esto era mantener las observaciones de una noche bajo una misma 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 Marina Real , pero persistió mucho más tarde en otros lugares porque se mencionó en la conferencia de 1884. Se eligió Greenwich porque para 1884 dos tercios de todas las cartas y mapas náuticos ya lo utilizaban como su meridiano principal . ^{[ 6 ]}

Durante el período comprendido entre 1848 y 1972, todos los países principales adoptaron zonas horarias basadas en el meridiano de Greenwich. ^{[ 7 ]}

En 1928, la Unión Astronómica Internacional introdujo el término Tiempo Universal ( TU ) para referirse al GMT, con el día comenzando a medianoche. ^{[ 8 ]} Se recomendó este término por ser más preciso que el Tiempo Medio de Greenwich , ya que el GMT podía referirse tanto a un día astronómico que comenzaba al mediodía como a un día civil que comenzaba a medianoche. ^{[ 9 ]} Como el público en general siempre había comenzado el día a medianoche, la escala horaria continuó presentándoseles como Tiempo Medio de Greenwich.

Cuando se introdujeron, las señales horarias de radiodifusión se basaban en el UT y, por lo tanto, en la rotación de la Tierra. En 1955, el BIH adoptó una propuesta de William Markowitz, vigente a partir del 1 de enero de 1956, que dividía el UT en UT0 (UT calculado anteriormente), UT1 (UT0 corregido por el movimiento polar) y UT2 (UT0 corregido por el movimiento polar y la variación estacional). UT1 era la versión suficiente para "muchas aplicaciones astronómicas y geodésicas", mientras que UT2 se transmitiría por radio al público. ^{[ 10 ] [ 11 ]}

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 con incrementos de 20 ms para sincronizarla con UT1. ^{[ 12 ]} El error con respecto a UT1, de hasta 20  ms, es del mismo orden de magnitud que las diferencias entre UT0, UT1 y UT2. Para 1960, el Observatorio Naval de los Estados Unidos, el Real Observatorio 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 siguieran el ejemplo del Reino Unido y los Estados Unidos y transmitieran el tiempo coordinado utilizando un desplazamiento de frecuencia del cesio destinado a coincidir con la progresión prevista de UT2 con pasos ocasionales según fuera necesario. ^{[ 13 ]} A partir del 1 de enero de 1972, se definió que UTC seguiría a UT1 dentro de 0,9 segundos en lugar de a UT2, lo que marcó el declive de UT2. ^{[ 14 ]}

La hora civil moderna generalmente sigue el UTC. En algunos países, el término Hora Media de Greenwich persiste en el uso común hasta el día de hoy en referencia al UT1, tanto en la medición del tiempo civil como en almanaques astronómicos y otras referencias. Siempre que no se requiera una precisión superior a un segundo, el UTC puede utilizarse como una aproximación del UT1. La diferencia entre el UT1 y el UTC se conoce como DUT1 . ^{[ 14 ]}

Históricamente, el Tiempo Universal se calculaba observando la posición del Sol en el cielo. Sin embargo, los astrónomos descubrieron que era más preciso medir la rotación de la Tierra observando las estrellas al cruzar el meridiano cada día. Actualmente, el UT en relación con el Tiempo Atómico Internacional (TAI) se determina mediante observaciones de interferometría de muy larga base (VLBI) de las posiciones de objetos celestes distantes ( estrellas y cuásares ), un método que permite determinar el UT1 con una precisión de 15 microsegundos o mejor. ^{[ 18 ] [ 19 ]}

La rotación de la Tierra y la UT son monitoreadas por el Servicio Internacional de Sistemas de Referencia y Rotación Terrestre (IERS). La Unión Astronómica Internacional también participa en el establecimiento de estándares, pero el árbitro final de los estándares de radiodifusión es la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT). ^{[ 20 ]}

La rotación de la Tierra es algo irregular y también se está ralentizando 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 ligeramente más largo que los 86.400 segundos SI nominales , el número tradicional de segundos por día. ^{[ f ]} Como el UT es, por lo tanto, ligeramente irregular en su ritmo, los astrónomos introdujeron el Tiempo de Efemérides , que desde entonces ha sido reemplazado por el Tiempo Terrestre (TT). Debido a que el Tiempo Universal está determinado por la rotación de la Tierra, que se desvía de los estándares de frecuencia atómica más precisos, se necesita un ajuste (llamado segundo intercalar ) a este tiempo atómico ya que ( a partir de 2019) El "tiempo de transmisión" permanece en gran medida sincronizado con el tiempo solar. ^{[ g ]} Por lo tanto, el estándar de radiodifusión civil para tiempo y frecuencia generalmente sigue de cerca el Tiempo Atómico Internacional, pero ocasionalmente da un paso (o "salto") para evitar que se desvíe demasiado del tiempo solar medio.

El tiempo dinámico baricéntrico (TDB), una forma de tiempo atómico, se utiliza ahora en la construcción de las efemérides de los planetas y otros objetos del Sistema Solar , por dos razones principales. ^{[ 21 ]} Primero, estas efemérides están vinculadas a observaciones ópticas y de radar del movimiento planetario, y la escala de tiempo TDB se ajusta de manera que se sigan las leyes del movimiento de Newton , con correcciones para la relatividad general . Segundo, 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 el Sistema Solar.

UT1 es la forma principal de Tiempo Universal. ^{[ 1 ]} Sin embargo, también existen otros estándares de tiempo poco utilizados que se denominan Tiempo Universal , que coinciden con UT1 dentro de 0,03 segundos: ^{[ 22 ]}

• UT0 es el Tiempo Universal determinado en un observatorio mediante la observación del movimiento diurno de las estrellas o fuentes de radio extragalácticas, así como a partir de observaciones de distancia de la Luna y satélites artificiales terrestres. Se considera que la ubicación del observatorio tiene coordenadas fijas en un marco de referencia terrestre (como el Marco de Referencia Terrestre Internacional ), pero la posición del eje de rotación de la Tierra varía sobre su superficie; esto se conoce como movimiento polar . UT0 no incluye ninguna corrección para el movimiento polar, mientras que UT1 sí. La diferencia entre UT0 y UT1 es del orden de unas pocas decenas de milisegundos. La designación UT0 ya no se usa comúnmente. ^{[ 23 ]}
• UT1R es una versión suavizada de UT1, que filtra las variaciones periódicas debidas a las mareas. Incluye 62 términos de suavizado, con periodos que van desde 5,6 días hasta 18,6 años. ^{[ 24 ]} UT1R todavía se utiliza en la literatura técnica, pero rara vez se usa en otros ámbitos. ^{[ 25 ]}
• UT2 es una versión suavizada de UT1, que filtra las variaciones estacionales periódicas. Es principalmente de interés histórico y rara vez se utiliza hoy en día. Se define por
  ${\displaystyle UT2=UT1+0.022\cdot \sin(2\pi t)-0.012\cdot \cos(2\pi t)-0.006\cdot \sin(4\pi t)+0.007\cdot \cos(4\pi t)\;{\mbox{segundos}}}$
  donde t es el tiempo como una fracción del año besseliano . ^{[ 26 ]}

• Tiempo medio aéreo en Marte
• Parámetros de orientación de la Tierra
• Lista de normas comunes internacionales
• Hora Unix

• "Unidades comunes y conversiones en orientación terrestre" . Centro de predicción/servicio rápido del IERS, Observatorio Naval de los Estados Unidos . Consultado el 16 de junio de 2022 .
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 Este artículo incorpora material de dominio público de la Norma Federal 1037C . Administración de Servicios Generales . Archivado del original el 22 de enero de 2022.

• El Señor del Tiempo, de Clark Blaise: una biografía de Sanford Fleming y la idea del tiempo estándar.