Pe 19 iulie 2013, Pământul a fost fotografiat din două zone ale sistemului solar, din apropierea planetei Mercur (naveta spațială Cassini) și a planetei Saturn (naveta spațială Messenger).
În contextul scrierii articolului despre cum se măsoară durata unei zile, mi s-a părut interesant și următorul aspect: ziua solară (rotația planetei noastre în jurul propriei axe în raport cu Soarele) are exact 24 de ore. Cum este posibil? De unde această potrivire uimitoare?
Lucrurile nu sunt atât de misterioase: în fapt, durata unei secunde s-a stabilit în funcție de durata rotației Pământului în jurul propriei axe în raport cu Soarele, nu invers!
Este destul de interesant cum am ajuns la a avea ziua de 24 de ore, adică 86.400 de secunde, iar secunda să fie echivalentul a 9.192.631.770 de tranziții între două nivele de energie ale atomului de cesiu-133.
> Citește și: Noul sistem internațional de unități
1. Când s-a stabilit că ziua are 24 de ore?
• Egiptenii antici (cca 1500 î.Hr.) sunt cei care au împărțit ziua în 24 de părți: 12 ore de lumină + 12 ore de întuneric.
• Babilonienii, cu sistemul lor sexagesimal (baza 60), au influențat ulterior împărțirea minutului în 60 de secunde.
• Grecii și romanii au preluat aceste convenții. Astronomul grec Hiparh (sec. II î.Hr.) și mai târziu Ptolemeu au standardizat diviziunea zilei în 24 de ore egale, eliminând variațiile sezoniere. Aceasta a devenit baza sistemului modern.
• Ceasurile mecanice din Europa medievală (sec. XIII–XIV) au contribuit la stabilirea definitivă a unei zile de 24 de ore egale, indiferent de lungimea reală a zilei și a nopții.
• Această convenție a fost acceptată universal treptat, prin uz și standardizare culturală, nu de o instituție anume (nu există vreo instituție cu rol universal, ca astăzi).
2. Când și cum s-a stabilit durata exactă a secundei?
• În 1660, odată cu apariția ceasurilor pendulare, Royal Society of London și alte academii încep să publice observații astronomice cronometrare cu ore, minute și secunde egale, bazate pe rotația aparentă a Soarelui: 24 ore × 60 min × 60 sec = 86.400 secunde/zi.
• Așadar, secunda modernă a fost derivată din durata zilei, nu invers!
• Astronomii și matematicienii europeni ai secolului al XVII-lea — în special din Anglia, Olanda și Franța — au adoptat treptat secunda ca 1/60 dintr-un minut și 1/3600 dintr-o oră, iar o zi avea deci 86.400 secunde.
• John Flamsteed, primul astronom regal al Angliei (numit în 1675), folosea secunda în acest sens la Observatorul Greenwich.
• Christiaan Huygens, în Olanda, a propus explicit folosirea ceasurilor pentru împărțirea exactă a zilei în ore, minute și secunde regulate.
• Cu dezvoltarea ceasurilor atomice, s-a observat că durata de rotație a Pământului variază ușor (milisecunde în plus sau minus).
• În 1956, Comitetul Internațional pentru Greutăți și Măsuri, parte a Biroului Internațional de Măsuri și Greutăți, a propus redefinirea secundei. Conferința Generală de Măsuri și Greutăți a adoptat în 1967 definiția „atomică” a secundei: „O secundă este durata a 9.192.631.770 de tranziții între două nivele de energie ale atomului de cesiu-133, în condiții definite”. Această definire nu mai depinde de rotația Pământului, fiind mult mai stabilă și exactă.
3. Cum păstrăm sincronizarea cu rotația Pământului?
• Pământul nu se rotește perfect uniform — durata unei zile solare variază cu milisecunde, din cauza influențelor gravitaționale, topirii ghețarilor, mișcărilor nucleului planetei și alte motive. În realitate, o zi solară medie are aproximativ 86.400,002 secunde atomice, nu exact 86.400.
• Pentru a menține sincronizarea între timpul atomic (bazat pe secunde, calculat cu ceasuri atomice ultra-precise) și timpul astronomic (bazat pe rotația Pământului), folosim „secundele bisecte” (suplimentare): din 1972, la nevoie, se adaugă (sau se scade) câte o secundă în timpul anului. Aceste ajustări sunt gestionate de IERS (International Earth Rotation and Reference Systems Service).
Altfel, deși recent au fost știri care s-au viralizat despre faptul că anumite zile au fost mai scurte cu circa 1,5 milisecunde (Terra s-a rotit un pic mai repede decât era de așteptat), pe termen lung rotația planetei încetinește, ziua solară crescând cu circa 2 milisecunde în fiecare secol.
