Não temos registros escritos de Stonehenge, construído há mais de 4.000 anos na Inglaterra, mas seus alinhamentos mostram que seus propósitos aparentemente incluíam a determinação de eventos sazonais ou celestes, como eclipses lunares, solstícios e assim por diante. O calendário egípcio mais antigo se baseava nos ciclos da lua, posteriormente durante o 5º e 4º milênio a.C, é provável que baseando-se em observações astronômicas da estrela Sirius ("Estrela do Cão" em Canis Major) , notaram que o seu reaparecimento no céu correspondia ao início médio da inundação do Nilo, ela subia ao lado do sol a cada 365 dias. Com base nesse conhecimento, eles criaram um calendário de 365 dias. Antes de 2000 a.C, os babilônios (no Iraque de hoje) usavam o ano que era formado por 12 meses lunares, cada um começando quando uma nova lua crescente era avistada pela primeira vez no horizonte ocidental ao pôr do sol, que se alternavam em 29 e 30 dias, dando um ano de 354 dias. Os maias da América Central, contavam não apenas com o Sol e a Lua, mas também o planeta Vênus para estabelecer um calendário de 260 dias e de 365 dias. Esta cultura e seus antecessores relacionados

Relógios de Sol A cultura suméria foi perdida sem transmitir seu conhecimento, mas os egípcios foram aparentemente os próximos a dividir formalmente seu dia em partes, algo como nossas horas. Obeliscos (monumentos delgados, afilados, de quatro lados) foram construídos já em 3500 aC. Suas sombras em movimento formavam uma espécie de relógio de sol, permitindo que as pessoas dividissem o dia em manhã e tarde. Os obeliscos também mostravam os dias mais longos e curtos do ano, quando a sombra ao meio-dia era a mais curta ou mais longa do ano. Mais tarde, marcadores adicionais ao redor da base do monumento indicariam outras subdivisões de tempo.

Elementos de um relógio Antes de continuarmos descrevendo a evolução das maneiras de marcar a passagem do tempo, talvez devêssemos definir amplamente o que constitui um relógio. Todos os relógios devem ter dois componentes básicos: • um processo ou ação regular, constante ou repetitiva para marcar incrementos iguais de tempo. Os primeiros exemplos de tais processos incluíam o movimento do sol pelo céu, velas marcadas em incrementos, lâmpadas a óleo com reservatórios marcados, copos de areia (ampulhetas) e, no Oriente, cordões atados e pequenos labirintos de pedra ou metal cheios de incenso que queimariam a um certo ritmo. Os relógios modernos usam uma roda de equilíbrio, pêndulo, cristal vibratório ou ondas eletromagnéticas associadas ao funcionamento interno dos átomos como seus reguladores. • um meio de acompanhar os incrementos de tempo e exibir o resultado. Nossas maneiras de acompanhar a passagem do tempo incluem a posição dos ponteiros do relógio e os mostradores digitais do tempo. A história da cronometragem é a história da busca por ações ou processos cada vez mais consistentes para regular a taxa de um relógio.

Relógios de Água Os relógios de água estavam entre os primeiros cronometristas que não dependiam da observação de corpos celestes. Um dos mais antigos foi encontrado no túmulo do faraó egípcio Amenhotep I, enterrado por volta de 1500 aC. Mais tarde chamados de clepsydras ("ladrões de água") pelos gregos, que começaram a usá-los por volta de 325 aC, estes eram vasos de pedra com lados inclinados que permitiam que a água escorresse a uma taxa quase constante de um pequeno buraco perto do fundo. Outras clepsidras eram recipientes cilíndricos ou em forma de tigela projetados para se encher lentamente com água entrando a uma taxa constante. Marcações nas superfícies internas mediam a passagem de "horas" à medida que o nível da água as atingia. Esses relógios foram usados para determinar as horas à noite, mas também podem ter sido usados à luz do dia. Outra versão consistia em uma tigela de metal com um buraco no fundo; quando colocada em um recipiente de água, a tigela enchia e afundava em um determinado tempo. Estes ainda estavam em uso no norte da África no século 20. Relógios de água mecanizados mais elaborados e impressionantes foram desenvolvidos entre 100 aC e 500 dC por horólogos e astrônomos gregos e romanos. A complexidade adicional visava tornar o fluxo mais constante, regulando a pressão e fornecendo exibições mais sofisticadas da passagem do tempo. Alguns relógios de água tocavam sinos e gongos; outros abriam portas e janelas para mostrar pequenas figuras de pessoas, ou moviam ponteiros, mostradores e modelos astrológicos do universo. Um astrônomo macedônio, Andrônico, supervisionou a construção de seu Horologion, conhecido hoje como a Torre dos Ventos, no mercado de Atenas na primeira metade do século I aC. Essa estrutura octogonal mostrava tanto aos estudiosos quanto aos compradores relógios de sol e indicadores mecânicos de horas. Apresentava uma clepsidra mecanizada de 24 horas e indicadores para os oito ventos dos quais a torre recebeu seu nome, e exibia as estações do ano e datas e períodos astrológicos. Os romanos também desenvolveram clepsidras mecanizadas, embora sua complexidade tenha realizado pouca melhoria em relação aos métodos mais simples para determinar a passagem do tempo. No Extremo Oriente, a fabricação de relógios astronômicos / astrológicos mecanizados se desenvolveu de 200 a 1300 dC. As clepsidras chinesas do século III impulsionaram vários mecanismos que ilustravam fenômenos astronômicos. Uma das torres de relógio mais elaboradas foi construída por Su Song e seus associados em 1088 d.C. O mecanismo de Su Song incorporou um escape movido a água inventado por volta de 725 dC. A torre do relógio Su Song, com mais de 30 metros de altura, possuía uma esfera armilar de bronze movida a energia para observações, um globo celeste em rotação automática e cinco painéis frontais com portas que permitiam a visualização de manequins em mudança que tocavam sinos ou gongos, e seguravam tabuletas indicando a hora ou outras horas especiais do dia. Como a taxa de fluxo de água é muito difícil de controlar com precisão, um relógio baseado nesse fluxo nunca poderia alcançar uma excelente precisão. As pessoas foram naturalmente levadas a buscar outros mecanismos.

O desempenho do relógio Shortt foi ultrapassado pelos osciladores e relógios de cristal de quartzo, desenvolvidos a partir da década de 1920, que acabaram por melhorar o desempenho de cronometragem muito além do obtido usando mecanismo de escapamento de pêndulo e a roda de balanço. A operação do relógio de quartzo é baseada na propriedade piezoelétrica dos cristais de quartzo. Se você aplicar um campo elétrico ao cristal, ele muda de forma e, se você apertá-lo ou dobrá-lo, ele gera um campo elétrico. Quando colocado em um circuito eletrônico adequado, essa interação entre tensão mecânica e campo elétrico faz com que o cristal vibre e gere um sinal elétrico de frequência relativamente constante que pode ser usado para operar um display de relógio eletrônico. Os relógios de cristal de quartzo eram melhores porque não tinham engrenagens ou escapamentos para perturbar sua frequência regular. Mesmo assim, eles ainda dependiam de uma vibração mecânica cuja frequência dependia criticamente do tamanho, forma e temperatura do cristal. Assim, não há dois cristais que possam ser exatamente iguais, com a mesma frequência. Tais relógios de quartzo continuam a dominar o mercado em números porque seu desempenho é excelente para o seu preço. O desempenho de cronometragem dos relógios de quartzo foi substancialmente superado pelos relógios atômicos.

A "Era Atômica" dos Padrões do Tempo

Os cientistas há muito haviam percebido que os átomos (e moléculas) têm ressonâncias; cada elemento químico e composto absorve e emite radiação eletromagnética em suas próprias frequências características. Essas ressonâncias são inerentemente estáveis ao longo do tempo e do espaço. Um átomo de hidrogênio ou césio aqui hoje é (até onde sabemos) exatamente como um há um milhão de anos ou em outra galáxia. Assim, os átomos constituem um potencial "pêndulo" com uma taxa reprodutível que pode formar a base para relógios mais precisos. O desenvolvimento de radares e comunicações de rádio de frequência extremamente alta nas décadas de 1930 e 1940 tornou possível a geração do tipo de ondas eletromagnéticas (micro-ondas) necessárias para interagir com átomos. A pesquisa visava desenvolver um relógio atômico focado primeiro em ressonâncias de micro- ondas na molécula de amônia. Em 1949, o NIST construiu o primeiro relógio atômico, que foi baseado em amônia. No entanto, seu desempenho não era muito melhor do que os padrões existentes, e a atenção mudou quase imediatamente para dispositivos de feixe atômico mais promissores baseados em césio.

Na década de 1840, um horário padrão ferroviário para toda a Inglaterra, Escócia e País de Gales evoluiu, substituindo vários sistemas de "hora local". O Observatório Real de Greenwich começou a transmitir o tempo telegraficamente em 1852 e em 1855 a maior parte da Grã-Bretanha usou o tempo de Greenwich. Greenwich Mean Time (GMT) posteriormente evoluiu como uma referência de tempo importante e bem reconhecida para o mundo. Em 1830, a Marinha dos EUA estabeleceu um depósito, que mais tarde se tornaria o Observatório Naval dos EUA (USNO), com a responsabilidade inicial de servir como um local de armazenamento para cronômetros marinhos e outros instrumentos de navegação e "avaliar" (calibrar) os cronômetros para garantir a precisão de seu uso na navegação celeste. Para uma "classificação" precisa, o depósito teve que fazer observações astronômicas regulares. Não foi até dezembro de 1854 que o Secretário da Marinha designou oficialmente esta instituição em crescimento como o "Observatório Naval dos Estados Unidos e Escritório Hidrográfico". Ao longo de todos os anos seguintes, o USNO manteve a cronometragem como uma de suas principais funções. Com o advento de relógios atômicos altamente precisos, cientistas e tecnólogos reconheceram a inadequação da cronometragem baseada no movimento da Terra, que flutua em taxa em alguns milésimos de segundo por dia. A redefinição do segundo em 1967 forneceu uma excelente referência para uma medição mais precisa dos intervalos de tempo, mas as tentativas de acoplar o GMT (com base no movimento da Terra) e essa nova definição provaram ser altamente insatisfatórias. Uma escala de tempo de compromisso foi finalmente concebida e, em 1º de janeiro de 1972, o novo Tempo Universal Coordenado (UTC) entrou em vigor internacionalmente. O Tempo Universal Coordenado (abreviado internacionalmente como UTC), também conhecido como tempo civil, é o fuso horário de referência a partir do qual se calculam todas as outras zonas horárias do mundo. Os padrões para o tempo civil estão baseados na Coordenada Universal de Tempo (UTC), que é mantida por meio de relógios atômicos extremamente precisos. Para manter a UTC próxima ao tempo solar médio, ocasionalmente é corrigido mediante um ajuste de um segundo que se acrescente, o que se supõe que haja um minuto de 61 segundos. Os sistemas de relógio do NIST e outros relógios atômicos localizados no USNO e em mais de 25 outros países agora contribuem com dados para a escala internacional UTC coordenada em Paris pelo Escritório Internacional de Pesos e Medidas (BIPM). À medida que a cronometragem atômica cresceu em importância, os laboratórios de padrões do mundo se envolveram mais com o processo e, nos Estados Unidos hoje, o NIST e o USNO cooperam para fornecer tempo oficial dos EUA para a nação. Você pode ver um relógio sincronizado com o horário oficial do governo dos EUA fornecido pelo NIST e USNO em http://www.time.gov ., no Brasil: http://www.horalegalbrasil.mct.on.br/HoraLegalBrasileira.php

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Os corpos celestes – o Sol, a Lua, os planetas e as estrelas – nos forneceram uma referência para medir a passagem do tempo ao longo de nossa existência. As civilizações antigas dependiam do movimento aparente desses corpos através do céu para determinar estações, meses e anos. Sabemos pouco sobre os detalhes da cronometragem nas eras pré-históricas, mas onde quer que encontremos registros e artefatos, geralmente descobrimos que, em todas as culturas, algumas pessoas estavam preocupadas em medir e registrar a passagem do tempo. Caçadores da era do gelo na Europa há mais de 20.000 anos arranharam linhas e abriram buracos em paus e ossos, possivelmente contando os dias entre as fases da lua. Cinco mil anos atrás, os sumérios no vale do Tigre-Eufrates, no Iraque de hoje, tinham um calendário que dividia o ano em meses de 30 dias, dividia o dia em 12 períodos (cada um correspondendo a 2 de nossas horas) e dividia esses períodos em 30 partes (cada uma como 4 de nossos minutos).

se espalharam por toda a América Central entre 2600 aC e 1500 dC, atingindo seu ápice entre 250 e 900 dC. Eles deixaram registros do ciclo celestial indicando e sua crença de que a criação do mundo ocorreu em 3114 aC. Mais tarde, seus calendários se tornaram partes das grandes pedras de calendário astecas. Outras civilizações como a nossa, adotaram um calendário solar de 365 dias com um ano bissexto ocorrendo a cada quatro anos.

O primeiro padrão prático de frequência atômica de césio foi construído no Laboratório Nacional de Física da Inglaterra em 1955 e, em colaboração com o Observatório Naval dos EUA (USNO), a frequência da referência de césio foi estabelecida ou medida em relação ao tempo astronômico. Embora o NIST tenha sido o primeiro a começar a trabalhar em um padrão de césio, não foi até vários anos depois que o NIST completou seu primeiro dispositivo de feixe atômico de césio e, logo depois,

uma segunda unidade NIST foi construída para testes de comparação. Em 1960, os padrões de césio foram refinados o suficiente para serem incorporados ao sistema oficial de cronometragem do NIST. Padrões desse tipo também foram desenvolvidos em vários outros laboratórios nacionais de padrões, levando a uma ampla aceitação dessa nova tecnologia de cronometragem. A frequência natural do átomo de césio foi formalmente reconhecida como a nova unidade internacional de tempo em 1967: o “segundo” foi definido como exatamente 9.192.631.770 oscilações ou ciclos da frequência ressonante do átomo de césio, substituindo o “antigo segundo” definido em termos dos movimentos da Terra. O novo padrão de tempo, tornou-se rapidamente a grandeza física medida com mais precisão pelos cientistas. Em janeiro de 2002, o padrão de tempo com césio do NIST, era capaz de manter o tempo em cerca de 30 bilionésimos de segundo por ano. Outros tipos de relógios atômicos também foram desenvolvidos para várias aplicações; aqueles baseados em hidrogênio oferecem estabilidade excepcional, por exemplo, e aqueles baseados em absorção de micro-ondas em vapor de rubídio são mais compactos, de baixo custo e requerem menos energia. Grande parte da vida moderna passou a depender de um tempo preciso. Já se foi o dia em que podíamos sobreviver com um relógio com precisão de um quarto de hora. Transporte, comunicação, transações financeiras, manufatura, energia elétrica e muitas outras tecnologias tornaram-se dependentes de relógios precisos. A pesquisa científica e as demandas da tecnologia moderna continuam a impulsionar nossa busca por relógios cada vez mais precisos. A próxima geração de padrões de tempo está atualmente em desenvolvimento no NIST, USNO, na França, na Alemanha e em outros laboratórios ao redor do mundo. À medida que continuamos nosso "Caminhada Através do Tempo", veremos como agências como o Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia, o Observatório Naval dos EUA e o Bureau Internacional de Pesos e Medidas em Paris ajudam o mundo a manter um tempo único e uniforme sistema.

Fusos horários - imagem Observatório Nacional

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Os fusos horários do mundo Na última parte do século XIX, vários meridianos foram usados ​​para referência longitudinal por vários países. Por uma série de razões, o meridiano de Greenwich foi o mais popular deles. Pelo menos um fator nessa popularidade foi a reputação de confiabilidade e correção das publicações de dados de navegação do Observatório de Greenwich. Ficou claro que a navegação se beneficiaria substancialmente com o estabelecimento de um único meridiano "principal", e o assunto foi finalmente resolvido em 1884 em uma conferência realizada em Washington, onde o meridiano que passa por Greenwich foi adotado como o meridiano inicial ou principal para a longitude. e cronometragem. Dado um dia de 24 horas e 360 ​​graus de longitude ao redor da Terra, é óbvio que os 24 fusos horários do mundo devem ter 15 graus de largura, em média. Curiosamente, o sistema padrão de cronometragem relacionado a esse arranjo de fusos horários foi oficializado nos Estados Unidos por uma Lei do Congresso em março de 1918, cerca de 34 anos após o acordo alcançado na conferência internacional. Em uma decisão anterior motivada por seus próprios interesses e por pressões por um sistema padrão de cronometragem da comunidade científica - meteorologistas, geofísicos e astrônomos - a indústria ferroviária dos EUA antecipou o acordo internacional quando implementou um "Sistema Padrão de Tempo Ferroviário" em 18 de novembro, 1883. Este Horário Ferroviário Padrão, adotado pela maioria das cidades, foi objeto de muita controvérsia local por quase uma década após sua criação. Serviços de Horário NIST Desde 1923, a estação de rádio NIST WWV fornece transmissões de ondas curtas 24 horas por dia de sinais de tempo e frequência. O sinal de áudio do WWV também é oferecido por telefone: disque (303) 499-7111 (não é gratuito). Uma estação irmã, WWVH , foi estabelecida em 1948 no Havaí, e seu sinal pode ser ouvido discando (808) 335-4363 no Havaí. WWVHAs frequências de transmissão são 2,5 MHz (megahertz), 5 MHz, 10 MHz e 15 MHz para ambas as estações, mais 20 MHz em WWV. O sinal inclui a hora UTC em voz e forma codificada; frequências portadoras padrão, intervalos de tempo e tons de áudio; informações sobre tempestades no Atlântico ou no Pacífico; dados de alertas geofísicos relacionados às condições de propagação de rádio; e outros anúncios de serviço público. Precisões de um milissegundo (um milésimo de segundo) podem ser obtidas dessas transmissões se for corrigida a distância das estações (perto de Ft. Collins, Colorado e Kauai, Havaí) até o receptor. Os serviços telefônicos fornecem sinais de tempo com precisão de 30 milissegundos ou mais, que é o atraso máximo em linhas telefônicas internacionais. Em 1956, a estação de baixa frequência WWVB , que oferece maior precisão do que WWV ou WWVH, começou a transmitir a 60 kilohertz. A potência de transmissão do WWVB foi aumentada em 1999 de cerca de 10 quilowatts para 50 quilowatts, fornecendo força de sinal e cobertura muito melhoradas para a maior parte do continente norte-americano. Isso estimulou o desenvolvimento comercial de uma ampla gama de relógios controlados por rádio e relógios baratos para uso geral do consumidor. ISSOs sinais de tempo são um subproduto importante do Sistema de Posicionamento Global (GPS) e, de fato, ele se tornou a principal fonte de satélite para sinais de tempo. A escala de tempo operada pelo USNO serve como referência para o GPS, mas é importante observar que as escalas de tempo do NIST e do USNO são altamente coordenadas (ou seja, sincronizadas em até 100 nanossegundos, ou 100 bilionésimos de segundo). Assim, os sinais fornecidos pelo NIST ou pelo USNO podem ser considerados rastreáveis ​​para ambas as instituições. Os acordos e a coordenação de tempo entre essas duas instituições são importantes para o país, pois simplificam o processo de obtenção da rastreabilidade legal quando os regulamentos o exigem. O horário oficial do governo dos EUA, conforme fornecido pelo NIST e USNO, está disponível na Internet em http://www.time.gov . O NIST também oferece um Internet Time Service (ITS) e um Automated Computer Time Service (ACTS) que permite configurar o computador e outros relógios pela Internet ou por linhas telefônicas comerciais padrão. O software gratuito para usar esses serviços em vários tipos de computadores populares pode ser baixado lá. Informações sobre esses serviços podem ser encontradas no site da Divisão de Tempo e Frequência .

Um Passeio Através do Tempo - Escalas de Tempo do Mundo