Mesmo que o tempo existisse desde o início, bem, o tempo, ainda era necessário inventá-lo.

O Samrat Yantra é o maior relógio de sol construído propositadamente do mundo, com seu gnômon, ou torre, com 27 metros de altura. Construído no início do século 18, o enorme instrumento faz parte do observatório Jantar Mantar em Jaipur, na Índia. O gnômon (abaixo) projeta uma sombra nos arcos dos quadrantes adjacentes, o que pode indicar o tempo com uma precisão de dois segundos. Crédito da imagem: Jorge Láscar, CC BY 2.0. ESQUERDA: Jakub Halun CC BY-SA 4.0

Tempo e astronomia são inseparáveis. Os humanos têm usado os movimentos das estrelas, do Sol e da Lua há milhares de anos para regular sua caça, colheita, religião e vida em todos os sentidos. E à medida que a astronomia se desenvolveu, também cresceu a necessidade de uma cronometragem mais precisa.

Há muitas maneiras de perguntar: "Que horas são?" Os astrônomos podem usar o tempo solar padrão, o tempo solar médio, o tempo sideral, o tempo universal ou a data juliana e suas muitas formas modificadas. Os astrônomos descrevem três tipos diferentes de crepúsculo, a equação do tempo, 24 fusos horários e um dia astronômico. Compreender esses diferentes “tempos” nos dá uma ideia melhor de nossa relação com o céu acima e a Terra giratória em que vivemos.

O COMEÇO DO TEMPO

As primeiras civilizações desenvolveram dois tipos de calendários. O mais antigo é de natureza lunar. Pode parecer mais lógico que o Sol tenha sido o primeiro cronometrista, mas os arqueólogos encontraram ossos de mamutes e outros animais com mais de 20.000 anos que parecem ter entalhes registrando fases da Lua. Durante esse período da história humana, os caçadores que rastreavam a caça precisavam saber há quanto tempo eles estavam fora de seu acampamento, tornando a Lua a escolha óbvia para rastrear a passagem do tempo.

Seriam milênios antes que o Sol substituísse a Lua em nosso calendário moderno. Isso ocorre porque a Terra e a Lua estão envolvidas em uma mistura cósmica difícil de desvendar. A maioria das culturas antigas anunciava o início do mês em que a tênue crescente ou “Lua Nova” podia ser vista após o pôr do sol. Há 354 e uma fração de dias em um ano lunar com 12 meses lunares. A Terra, no entanto, gira em torno do Sol a cada 365,242 dias. Embora isso não fosse um problema em um calendário puramente cerimonial ou religioso, tentar combinar esses dois calendários seria impossível.

Pergaminho queimado: Alekleks/Dreamstime. engrenagens do relógio. Crédito da imagem: Dvmsimages/Dreamstime

A solução para esta questão foi proposta por Sosígenes de Alexandria, astrônomo da corte de Cleópatra e sem dúvida o astrônomo mais influente de toda a história. Júlio César empregou Sosígenes para consertar o antigo calendário lunar romano. Na época de César, o calendário lunar estava tão fora de sincronia com as estações que exigia um decreto do imperador para remediar a situação. Por sugestão de Sosígenes, o antigo calendário lunar foi substituído por um que usava apenas o Sol para delinear o ano. A Lua foi deixada à deriva durante os 12 meses do novo calendário de César.

Este calendário juliano também implementou anos bissextos, adicionando um dia extra a cada quatro anos. Mas isso não foi uma solução perfeita, pois a última fração de um dia em um ano é um pouco menos de um quarto de um dia. No século 16, o calendário juliano também estava fora de sintonia com as estações. Isso levou o Papa Gregório XIII a implementar atualizações em 1582 que ditavam que os anos bissextos fossem ignorados em anos divisíveis por 100, exceto quando divisíveis por 400. Assim, enquanto 1900 não era um ano bissexto, 2000 era. Dois mil anos depois, o mundo inteiro ainda usa o calendário modificado de Sosígenes.

MANTENDO O TEMPO

Culturas de todo o mundo desenvolveram métodos para rastrear as horas usando relógios de água, ampulhetas e relógios de sol, muitas vezes com o propósito de agendar rituais religiosos. Claro, havia limitações para esses métodos. A água congelava no inverno, as ampulhetas precisavam ser viradas e os relógios de sol eram inúteis após o pôr do sol.

Por volta do ano 1000 dC, dispositivos mecânicos que podiam tocar sinos para contar as horas começaram a aparecer na Europa Ocidental. Na verdade, alguns pensam que a palavra “relógio” deriva do francês, cloche, que significa sino. Esses primeiros mecanismos não tinham mostradores e apenas tocavam sinos. Dentro de algumas centenas de anos, mostradores foram adicionados para mostrar visualmente a hora. No século 13, os monges astrônomos estavam criando movimentos complexos com mostradores que tinham um ponteiro de horas e exibiam as fases da lua, os solstícios e equinócios e muito mais.

Um dos relógios astronômicos mais famosos pode ser encontrado em uma rua lateral da cidade velha de Praga. Construído em 1410, está em operação há mais de 600 anos. O belo mostrador (abaixo) parece a frente de um astrolábio e ainda fornece informações astronômicas complexas. Crédito da imagem: David J. Eicher

Na Idade Média, saber a hora era suficiente para a atividade cotidiana. Palavras como momento significavam a passagem de 15 minutos em vez de um piscar de olhos. À medida que a astronomia avançava, no entanto, era necessária mais precisão. Isso veio como cortesia do movimento regular de pêndulos oscilantes, que Galileu estudou no início do século XVII. Em 1657, o astrônomo holandês Christiaan Huygens solicitou a patente de um relógio que utilizava a oscilação regular de um pêndulo oscilante para regular a passagem do tempo. Os relógios agora eram precisos o suficiente para justificar não apenas um ponteiro de hora e minuto, mas também um ponteiro de segundos.

NAVEGANDO PELO TEMPO

Ciência, tecnologia e comércio muitas vezes se complementam. No século 17, os três se uniram para enfrentar o difícil desafio de determinar a longitude de um navio no mar.

Em 1676, no recém-construído Observatório de Greenwich, localizado fora de Londres, dois relógios exclusivos com pêndulos de 4 metros de comprimento foram instalados. Esses relógios tinham uma precisão de 10 segundos ao longo de um dia ou melhor, aumentando drasticamente a capacidade dos astrônomos de fazer observações precisas.

O primeiro astrônomo real, Sir John Flamsteed, queria saber se a rotação da Terra era isocrônica. Em suma, a Terra girava em seu eixo a uma taxa constante? Com os novos relógios, Flamsteed mostrou que a rotação do nosso planeta era de fato constante. Isso forneceu o primeiro elo nos esforços para resolver o problema da longitude.

No século 18, os navegadores usavam relógios portáteis acionados por molas que podiam manter com precisão o horário de Greenwich. Ao compará-los com o tempo solar local observado, eles puderam determinar sua longitude a centenas de quilômetros de observatórios terrestres.

Crédito da imagem: Steve Collis

TEMPO DE SINCRONIZAÇÃO

À medida que o século 19 se aproximava, relógios e relógios de bolso tornaram-se comuns e elegantes. Mas como você os definia? Com o relógio de sol do jardim! Quando a viagem era a pé ou a cavalo, as diferenças nos horários “locais” eram insignificantes e não representavam um problema. Mas com a chegada dos trens, tudo isso mudou, e a astronomia veio em socorro mais uma vez.

Para cada 15° de longitude oeste ou leste de um meridiano designado, a hora solar local diminui ou aumenta em uma hora. Isso significa que para cada grau de longitude, o tempo muda em quatro minutos. Se houver um relógio de sol que mostre meio-dia em Greenwich, seriam 11h40 de um relógio de sol em Oxford. Em toda a Grã-Bretanha, há uma diferença de 30 minutos no tempo. Isso já era difícil o suficiente para as ferrovias de um país pequeno onde cada cidade ajustava seus relógios ao relógio de sol local. Foi pior na América do Norte, onde os fusos horários duravam três horas e meia! Cada cidade usava relógios de sol locais para acertar seus relógios, enquanto cada ferrovia tinha um horário padronizado diferente para seus horários publicados. Isso tornou quase impossível ter horários de trem que fizessem algum sentido.

Para resolver isso, os astrônomos dividiram o globo em 24 fusos horários. O ponto de partida para esses fusos horários foi baseado no meridiano definido por observatórios específicos que faziam observações ao meio-dia. Na Inglaterra, foi o Observatório de Greenwich, a França usou o observatório em Paris e os EUA usaram o Observatório Naval em Washington, DC.

O Observatório de Greenwich fica em uma colina com vista para o rio Tâmisa, o que permitiu que os navios próximos ajustassem seus relógios com a bola do tempo em seu telhado. As bolas do tempo cresceram em popularidade no final do século 19 e inspiraram a queda anual da bola da meia-noite de Ano Novo na Times Square de Nova York. Crédito da imagem: David J. Eicher

À medida que os telégrafos circundavam o globo, tornou-se possível transmitir sinais de tempo. Em 1833, o Observatório de Greenwich instalou uma “bola do tempo” vermelha brilhante montada em um mastro no telhado do observatório. A bola caia exatamente às 13h todos os dias, permitindo que os navios no rio Tâmisa ajustassem seus cronômetros em referência ao relógio do observatório. Em 1850, o astrônomo real Sir George Airy estava interessado em “eletrizar” o tempo. Airy sentiu que era um dever nacional fornecer o horário de Greenwich à nação. Sinais de tempo diários estavam sendo enviados por toda a Inglaterra na década de 1870.

Na América, os astrônomos também começaram a distribuir o tempo. O Observatório Naval dos EUA enviou sinais de tempo ocasionais já em 1865. Em 1869, o Observatório Allegheny perto de Pittsburgh iniciou um serviço de tempo para uma área que abrange Nova York, Chicago e além. O sinal foi enviado para ferrovias e joalherias. Os joalheiros colocavam relógios conectados em suas janelas, onde os clientes podiam ajustar seus relógios. Allegheny e outros observatórios cobravam taxas para distribuir esses serviços de tempo, permitindo-lhes financiar importantes pesquisas astronômicas. Tempo realmente era dinheiro.

No final do século XIX, a situação assumiu dimensões internacionais. Em outubro de 1884, delegados de todo o mundo se reuniram em Washington, DC, na Conferência Internacional do Meridiano. O objetivo era determinar “um zero comum de longitude”. Cada um dos 24 fusos horários mundiais seria calculado a partir de um meridiano principal e padronizado para significar o tempo solar. Assim, o amado relógio de sol foi relegado a jardins e cemitérios de igrejas.

Em março de 1911, os jornais ingleses tiveram o prazer de informar que os relógios gauleses estavam voltando para o horário de Greenwich, como evidenciado por esta ilustração no Illustrated London News. Crédito da imagem: Cortesia Raymond Shubinski

O meridiano do Observatório de Greenwich foi escolhido como o ponto zero para os fusos horários do mundo. A decisão foi tomada em parte por causa da associação histórica de Greenwich com a cronometragem e o fato de que o Reino Unido ainda dominava o comércio marítimo. Nem todos os 35 delegados ficaram felizes. Em particular, os franceses insistiram que o meridiano principal não estivesse vinculado a nenhuma nação e deveria ser neutro. Os relógios franceses continuaram a usar o tempo emitido pelo Observatório de Paris. Eles permaneceram 9 minutos e 21 segundos à frente do Greenwich Mean Time (GMT) até 10 de março de 1911. Aparentemente, até o tempo pode ser político.

CONTANDO OS DIAS

Os astrônomos prosperam na precisão, e as datas do calendário podem ser complicadas e confusas. Para ser mais preciso, observações e eventos são frequentemente registrados por sua data juliana. O período Juliano foi uma criação do historiador do século XVI Joseph Justus Scaliger e começa em 1º de janeiro de 4713 aC. Esta data é aquela em que vários ciclos coincidem: o ciclo solar de 28 anos no calendário Juliano, após o qual os dias do ano caem nos mesmos dias da semana; o ciclo metônico de 19 anos, quando as fases lunares se repetem nos mesmos dias do ano; e o ciclo indiciário de 15 anos, o ciclo tributário do Império Romano, que era outro método de registro de datas.

Quando John Herschel adaptou a ideia de Scaliger para uso astronômico em 1849, ele escolheu o meio-dia como a hora zero para o atual Período Juliano, evitando assim uma mudança de data durante as observações noturnas. Data Juliana é então simplesmente o número de dias que se passaram desde o meio-dia de 1º de janeiro de 4713 aC.

Em 1957, o Observatório Astrofísico Smithsonian criou uma Data Juliana Modificada, que começa à meia-noite GMT de 17 de novembro de 1858. Isso tornou a contagem de dias consideravelmente menor e mais gerenciável para os primeiros computadores.

O tempo e a astronomia estão enraizados na maneira como ordenamos nossas vidas. Os antigos observadores do céu olhavam para o céu para trazer ordem ao seu mundo, e ainda usamos ciclos astronômicos para definir os próprios padrões de nossas vidas. Os astrônomos deram ordem e precisão a esses padrões em um esforço para responder a essa pergunta antiga: “Que horas são?”.

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Referência:

SHUBINSKI, Raymond. A brief history of time: What is it and how do we define it? Astronomy, 06, jan. 2022. Disponível em: <https://astronomy.com/magazine/news/2022/01/a-brief-history-of-time-what-is-it-and-how-do-we-define-it>. Acesso em: 14, jan. 2022.