Por qué dividimos el día en segundos, minutos y horas

Por qué dividimos el día en segundos, minutos y horas

Hoy descubrí por qué dividimos el día en segundos, minutos y horas.

El concepto de la necesidad de dividir el día parece ser algo natural incluso para el niño más pequeño que pregunta: “¿es la hora de la merienda?”. La realidad es que, aunque hemos decidido que es necesario dividir el tiempo, el proceso real y la forma en que lo hemos hecho ha cambiado durante milenios. La cruel ironía es que, aunque sabemos que necesitamos medir el tiempo, nunca ha habido un consenso sobre lo que realmente es el tiempo.

A lo largo de toda la historia ha habido dos escuelas principales de pensamiento sobre qué hora es, e incluso muchas más opiniones sobre cómo debemos medirla. El primer concepto del tiempo es uno al que la mayoría de los físicos actuales tienden a suscribirse, y ese tiempo es una dimensión fundamental en el universo. Los 4th dimensión en la que las otras tres dimensiones del espacio (ancho y alto) pueden moverse en secuencia. El segundo concepto de tiempo argumenta contra la idea de que es una dimensión, sino un concepto intelectual que permite a las personas secuenciar y comparar eventos. Ese tiempo no existe por sí solo, pero es una forma en la que representamos las cosas.

Si bien muchos físicos tienden a ver el tiempo como una dimensión, supongo que porque están tratando de aferrarse a las teorías de Einstein sobre el Espacio-Tiempo, prefiero verlo como una herramienta. Esto se debe a que nuestro universo está cambiando constantemente. De un momento a otro, siempre está en movimiento. Desde los electrones que se mueven alrededor de los núcleos atómicos, hasta el jugador de baloncesto que intenta disparar antes de que se acabe el juego, todo en nuestro universo está en movimiento. Para poder entenderlo, necesitamos una herramienta. Si ve el universo como un automóvil y el tiempo como una herramienta muy importante en un conjunto de herramientas, puede ver cómo el tiempo no sería una dimensión. Necesita herramientas para desmontar un automóvil y, al igual que el juego de zócalos, para desmontar y comprender todo el funcionamiento interno de ese automóvil, también se necesita tiempo para desmontar y comprender el cambio en nuestro universo desde un momento hasta el siguiente. Pero al igual que el juego de enchufes nunca formará parte del automóvil, el tiempo nunca formará parte del universo, solo una herramienta necesaria para entenderlo.

Cualquiera que sea su posición en lo que realmente es el tiempo, siempre ha permanecido una constante; ¿Como lo mides? En la cronometría (La ciencia de la medición del tiempo) hay dos formas distintas de medición, el calendario y el reloj. El calendario se usa para medir el paso de largos períodos de tiempo, y el reloj se usa para contar el paso del tiempo en curso y se consulta durante períodos de menos de un día. Obviamente, nos enfocaremos en períodos de menos de un día, porque si entramos en el debate del calendario, ¡inevitablemente decidiríamos que nuestro mundo terminaría en 2012!

Hoy en día, el sistema numérico más utilizado es el sistema base 10 (decimal). Esto parece apropiado dado que todos tenemos 10 dedos de las manos y los pies, así que los estudiantes de primaria y yo, después de unas cuantas cervezas, podemos hacer matemáticas fácilmente. Desafortunadamente para nosotros, las civilizaciones decimales anteriores a Dewey nunca intentaron contar a sus ovejas borrachas o simplemente odiaron a sus hijos, pero todas parecían usar otros sistemas más complicados, como una base 12 (duodecimal) o una base 60 (sexagesimal)

La primera sociedad acreditada con la separación del día en partes más pequeñas fueron los egipcios. Dividieron un día en dos secciones de doce horas; noche y dia. El reloj que usaban para medir el tiempo era el reloj de sol. Los primeros relojes de sol eran solo estacas en el suelo y sabías a qué hora era por la longitud y la dirección de la sombra del sol. Los avances tecnológicos, es decir, una barra en forma de t colocada en el suelo, les permitieron medir con mayor precisión el día en 12 partes distintas. (¡¡Maldito sistema duodecimal !!) Se pensó que una explicación para este sistema base era que uno podía llegar fácilmente a los doce contando los nudillos de los cuatro dedos con el pulgar. (Aparentemente, no tenían patrullas de DUI para conducir camellos ebrios y policías antiguos que realizaban pruebas de sobriedad en el campo haciendo que la gente se tocara los dedos con el pulgar; de lo contrario, se darían cuenta de que este método para contar no era una buena idea).

El inconveniente de este reloj temprano era que por la noche no había una manera real de medir el tiempo. Los egipcios, como nosotros, todavía necesitaban medir el tiempo después de oscurecer. Después de todo, ¿de qué otra manera sabríamos cuándo se cierran los bares? Así que sus primeros astrónomos observaron un conjunto de 36 estrellas, 18 de las cuales usaron para marcar el paso del tiempo después de que el sol se pusiera. Seis de ellos se usarían para marcar las 3 horas de crepúsculo a ambos lados de la noche y doce se usarían para dividir la oscuridad en 12 partes iguales. Más tarde, en algún lugar entre 1550 y 1070 aC, este sistema se simplificó para usar solo un conjunto de 24 estrellas, de las cuales 12 se utilizaron para marcar el paso del tiempo.

Hubo muchos otros métodos, en la antigüedad, para medir el paso del tiempo después del anochecer. El reloj más conocido fue un reloj de agua, llamado clepsidra. Se remonta a aprox. 1400-1500 a. C., este dispositivo pudo marcar el paso del tiempo durante varios meses, a pesar de las estaciones. Utilizaba una superficie interior inclinada que estaba inscrita con escamas que permitían disminuir la presión del agua a medida que el agua salía por un agujero en el fondo del recipiente.

Dado que el día y la noche ahora se podían dividir en 12 partes iguales, nació el concepto de un día de 24 horas. Curiosamente, no fue hasta alrededor del año 150 a. De JC que el astrónomo griego Hiparco sugirió que se necesitaba un tiempo fijo para cada hora. Propuso dividir el día en 24 horas equinociales observadas en días de equinoccio. Desafortunadamente para los contadores de frijoles a cargo de las horas extraordinarias, la mayoría de los laicos continuaron usando horas que variaban según la estación durante los siguientes siglos. No fue hasta las 14th Siglo, cuando los relojes mecánicos eran habituales, se aceptaba ampliamente una longitud fija durante una hora.

Hipparchus, y otros astrónomos, usaron técnicas astronómicas que tomaron prestadas de los babilonios que hicieron cálculos usando un sistema de base 60. No se sabe por qué los babilonios, que lo heredaron de los sumerios, originalmente eligieron usar 60 como base para un sistema de cálculo. Sin embargo, es extremadamente conveniente para expresar fracciones de tiempo usando 10, 12, 15, 20 y 30.

La idea de utilizar este sistema de base 60 como un medio para dividir la hora nació de la idea de diseñar un sistema geográfico para marcar la geometría de la Tierra. El astrónomo griego Eratóstenes, que vivió entre 276-194 a. C., utilizó este sistema sexagesimal para dividir un círculo en 60 partes. Estas líneas de latitud eran horizontales y corrían a través de lugares conocidos en la Tierra en ese momento. Más tarde, Hiparco ideó líneas longitudinales que abarcaban 360 grados. Incluso más tarde, el astrónomo Claudio Ptolomeo amplió el trabajo de Hiparco y dividió cada uno de los 360 grados de latitud y longitud en 60 partes iguales. Estas partes se subdividieron en 60 partes más pequeñas. Llamó a la primera división "partes minutae primae", o primer minuto. Las partes más pequeñas subdivididas las llamó "partes minutae secundae", o segundo minuto, que se conoció como la segunda.

Una vez más, estas técnicas de medición se perdieron en el público en general hasta alrededor del 16th siglo. Los primeros relojes mecánicos dividirían la hora en mitades, cuartos o tercios. No era práctico que el lego necesitara la hora dividida en minutos.

Los avances en tecnología y ciencia a lo largo de los siglos han requerido que haya un valor definido más preciso para la medición de un segundo. Actualmente, en el Sistema Internacional de Unidades (SI), el segundo es la unidad base para el tiempo. Esto se multiplica para obtener un minuto, hora, día, etc., etc.

Los primeros medios medibles con precisión para definir un segundo vinieron con el advenimiento del péndulo. Este método se usaba comúnmente como un medio para contar el tiempo en los primeros relojes mecánicos. En 1956, el segundo se definió en términos del período de revolución de la Tierra alrededor del Sol para una época en particular. Como ya se sabía que la rotación de la Tierra sobre su eje no era un estándar de medición suficientemente uniforme, el segundo se definió como: "La fracción 1 / 31,556,925.9747 del año tropical para el 1900 de enero a las 12 horas del tiempo de efemérides".

Con el desarrollo del reloj atómico, se decidió que era más práctico y preciso utilizarlos como un medio para definir un segundo, en lugar de la revolución de la Tierra alrededor del Sol. Usando un método de medición de vista común basado en las señales recibidas de la estación de radio, los científicos pudieron determinar que un segundo del tiempo de efemérides fue de 9,192,631,770 ± 20 ciclos de la frecuencia de cesio elegida. Así, en 1967, la Decimotercera Conferencia General sobre Pesos y Medidas definió la segunda de la hora atómica en el Sistema Internacional de Unidades como; "La duración de 9,192,631,770 períodos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio-133".

Desafortunadamente para los laicos, los científicos con su constante necesidad de ser correctos y absolutamente precisos, encontraron que los efectos de las fuerzas gravitacionales hacen que el segundo difiera dependiendo de la altitud a la que se midió. Un segundo uniforme se produjo en 1977 al corregir la salida de cada reloj atómico para indicar el nivel del mar. Esto, sin embargo, alargó el segundo en aproximadamente 1 × 10.−10. Esta corrección se aplicó a principios de 1977.

Hoy en día, hay relojes atómicos que funcionan en varias regiones ópticas y de frecuencia diferentes. Si bien los relojes atómicos de fuente de cesio de última generación parecen ser los más precisos, los relojes ópticos se han vuelto cada vez más competitivos en su desempeño frente a sus homólogos de microondas.

Lo que parece seguir siendo cierto es que a medida que la tecnología se hace cada vez más avanzada, la necesidad de medir con mayor precisión el tiempo seguirá evolucionando. Lo que sigue siendo cierto para la mayoría de nosotros, sin embargo, es que podemos usar las matemáticas fáciles del gueto y simplemente saber que hay 60 segundos en un minuto, 60 minutos en una hora y 24 horas en un día.

Datos de bonificación:

  • Debido a que el segundo se basa en el número de veces que el átomo de cesio transita entre los dos niveles hiperfinos de su estado fundamental en comparación con el tiempo de efemérides, y el hecho de que la rotación de la Tierra se está desacelerando, se hace necesario agregar "segundos de salto" periódicos a la escala de tiempo atómica para mantener los dos dentro de un segundo uno del otro.
  • Desde 1972 hasta 2006 se han agregado 23 segundos de salto, que van desde uno cada 6 meses a 1 cada 7 años.
  • El Servicio Internacional de Sistemas de Referencia y Rotación de la Tierra (IERS, por sus siglas en inglés) es la organización que controla la diferencia en las dos escalas de tiempo y solicita que se inserten o eliminen segundos de salto cuando sea necesario.
  • Aunque no es un estándar definido por el Sistema Internacional de Unidades, la hora es una unidad aceptada para uso con SI, representada por el símbolo h.
  • En astronomía, el año juliano es una unidad de tiempo, definida como 365.25 días de 86400 SI segundos cada uno.
  • Sin embargo, se usó la luna para calcular el tiempo tan pronto como 10,000-28,000 AC. Los calendarios lunares estuvieron entre los primeros en aparecer, ya sea 12 o 13 meses lunares (346 o 364 días). Los calendarios Lunisolar a menudo tienen un decimotercer mes agregado a algunos años para compensar la diferencia entre un año completo (ahora conocido como 365.24 días) y un año de solo doce meses lunares. Los números doce y trece llegaron a ocupar un lugar destacado en muchas culturas, al menos en parte debido a esta relación de meses a años.

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