Segundo Intercalar Junio 30 2015

Por estos días habrán oído hablar que el próximo 30 de Junio a los relojes se le adicionara un segundo. Esto es conocido como “segundo intercalar” en Español o “leap second” en Ingles. Con estos términos pueden encontrar más referencia en Internet. El motivo de esta charla es explicar que es esto.
La medición del tiempo está basada en eventos astronómicos. La medida primaria es el “día” determinado por el movimiento del sol. También tenemos en año de 365 o 366 días y el mes lunar de 29 o 30 días etc.
Se considera un día al intervalo de tiempo que tarda el Sol centro del sol (Sol medio) es cruzar dos veces la línea del meridiano local. Meridiano es la línea imaginaria que une el Norte con el Sur en nuestra posición. El Sol cruza el meridiano aproximadamente a las 12 horas. Para nosotros (nuestro calendario) el día comienza 12 horas antes es decir a media noche y el cruce del Sol por el meridiano se hace a medio día, según nuestro lenguaje habitual. También en el lenguaje habitual decimos horas antes del meridiano o horas después del meridiano.
El día se divide en 24 horas y la hora en 60 minutos y un minuto en 60 segundos o lo que es lo mismo, un día tiene 24*60=1440 minutos o 24*60*60=86400 segundos.
Ahora bien, resulta que el Sol no cruza el meridiano exactamente a las 12:00 horas, hay días que los hace antes y en otros después, la diferencia puede ser de hasta 14 minutos. Esto es debido a que el movimiento de rotación de la tierra combinado con el movimiento de traslación en algunas épocas del año aparenta un acercamiento y en otros momentos aparentan un alejamiento. Además la órbita de la tierra es una elipse y la velocidad de traslación en mayor cuando estamos cerca del foco y es menor cuando estamos más lejos. Pero los adelantos y retrasos del paso del Sol por el meridiano son cíclicos todos los años.
El adelanto del paso del Sol por el meridiano en un día del año puede ser calculado por lo que se llama “ecuación del tiempo” generalmente presentada por un gráfico que se llama “Analema” que tiene la forma de un ocho alargado y asimétrico. Si observan un globo terráqueo, casi siempre dibujan la Analema como un ocho dibujado en la inmensidad del Pacifico. Con el Analema podemos calcular para un día del año cuanto va a ser el adelanto o retraso del sol con respecto a las 12 del día. Hay cuatro días en el año en que el Sol cruza exactamente a las 12:00 y son 15 de Abril, 14 de Junio, 1 Septiembre y 25 de Diciembre.
Como pueden ver, la duración del día no es igual todos los días pero para no complicar los cálculos de los relojes se usa el término “Día solar medio” que es la duración media de todos los días del año. El Día Solar medio tiene 24 horas y un segundo es igual a un 86400 partes de un Día solar medio.
En resumen, nuestros relojes están ajustados para marcar el “Día Solar Medio”. Para calcular el momento exacto del día se hacen mediciones del paso del Sol Medio por el meridiano corregido por la ecuación del tiempo. Como la línea del meridiano depende de qué lugar físico nos encontremos, entonces se ha definido un meridiano muy especial como estándar para fijar la hora. Este meridiano corresponde al que cruza el observatorio de Greenwich cerca de la ciudad de Londres en Gran Bretaña. La hora exacta del meridiano de Greenwich conoce como “Greenwich Meridian Time” abreviada como GMT. Los servicios del observatorio mantienen mediciones del paso del Sol para garantizar la precisión de la hora.
El meridiano que pasa por Greenwich es también conocido como meridiano cero. Como cero se escribe en Ingles con Z entonces la hora GMT se conoce también como hora “Zulu”, esto es un eufemismo usado principalmente por los militares para no hacer referencia que esta es la hora de un pueblo de Inglaterra, pero es lo mismo.
También, para no hacer referencia a un lugar de Inglaterra y usar un término más genérico, la hora del meridiano cero se denomina “Hora Universal” abreviado como “UT”.
Con el avance de las ciencias se conoce que los átomos de una materia oscilan a frecuencias muy determinadas y la tecnología actual permite contar con mucha exactitud estas oscilaciones. Estas tecnologías permitieron la idea que el tiempo se podría medir contando el número de oscilaciones de un átomo específico en vez de hacerlo por medidas astronómicas.
Midiendo las oscilaciones de un átomo es posible medir el tiempo en cualquier lugar de la tierra sin tener que hacer mediciones astronómicas que dependen del lugar y la época del año. En realidad la medición atómica puede hacerse en cualquier lugar del universo.
En el año de 1967 la Oficina Internacional de Pesas y Medidas acogió la definición que un segundo, equivalente a 86.400 partes de un día solar medio era igual a 9.192.731.700 ciclos (9.1 Gigas) de oscilación de un átomo del isotopo del Cesio 133. Esto es la definición exacta de Segundo como un estándar universalmente reconocido. Con esta definición se construyen relojes basados en Cesio, llamados relojes atómicos con una precisión de menos de un segundo en 30.000 años. Un reloj usando cuarzo da presión de 1 segundo por día.
Usando un reloj atómico, cualquier institución o persona tiene información muy exacta del tiempo sin confiar de observaciones astronómicas ni depender de ningún país o institución. El tiempo determinado por un reloj atómico se conoce como “Tiempo Atómico Internacional” o TAI por su abreviación.
Consecuencia de estos avances tenemos entonces, la hora GMT o tiempo Zulú o tiempo Universal TU basados en observaciones astronómicas y tenemos el tiempo atómico internacional TAI. Pero, en la práctica, en nuestro uso diario, queremos que toda la tierra utilice una hora común. Por este motivo la UTC (Unión de telecomunicaciones, organismo de la ONU) propuso la hora conocida Tiempo Universal Coordinado con su abreviación UTC. Como su nombre lo indica, es un tiempo coordinado o de acurdo entre los diferentes organismos y países para mantener una información del tiempo común.
UTC no es un concepto absoluto, es un acuerdo de conveniencia y con el tiempo quizás sufra cambios, pero hoy constituye la referencia de tiempo universalmente conocida. Los radioaficionados en todas nuestras prácticas debemos usar el tiempo UTC. El GMT y el UTC son prácticamente lo mismo y no difieren más de un segundo. Solo si necesitamos tener una medición de tiempo con una precisión menor a un segundo se justificaría especificar qué tipo de tiempo estamos usando.
La información sobre la hora UTC es suministrada por muchas organizaciones, una de la más conocidas en la emisora WWV desde Fort Collins, Colorado que emite en muchas frecuencias como 5, 10, 15, 20 MHz manteniendo la información al segundo. En internet hay innumerables servidores que suministran la hora UTC.
Colombia adoptó, mediante la ley 91 de 1914, el huso horario GMT -5 para todo el territorio nacional. En 1982, por el Decreto 2707 del 16 de septiembre del Ministerio de Desarrollo Económico, adoptó el Tiempo Universal Coordinado (UTC) menos 5 horas como su hora oficial.
La hora legal de Colombia está tomada directamente de los patrones de Tiempo y Frecuencias del Instituto Nacional de Meteorología (INM) y oficialmente es 5 horas retrasada con respecto a la hora UTC (UTC-5).
Bueno, pero cuál es el problema entre el tiempo GMT o más genéricamente UT con relaciona al UTC. Pues el tema es que GMT (UT) está basado en la medición del día sola medio de acuerdo al paso del sol por el meridiano, en cambio el UTC está basado en el uso de relojes atómicos que no tienen nada que ver con la astronomía.
Resulta que mediciones más exactas de la velocidad de rotación de la tierra está disminuyendo, es decir que se está frenando debido, principalmente, al efecto de las mareas provocadas por la Luna. Mover toda la masa del mar rítmicamente ocasiona una pérdida de energía en el giro de la tierra. Pero este frenado no es uniforme al parecer por otros efectos gravitacionales que sufre la tierra.
Pero, en cuestiones de tiempo todo es relativo. Por definición tenemos el Día Solar Medio de 86400 segundos lo cual es ajeno a que se acelere o se frene la tierra. En cambio la medición que se frena o se acelera se deduce de usar una referencia de tiempo diferente como es la de los relojes atómicos.
Un reloj atómico detecta una diferencia acumulada en la rotación de la tierra de aproximadamente un secundo en un periodo de 5 años. Hay un organismo internacional llamado “Servicio Internacional de Rotación de la Tierra y Sistemas de Referencia” encargado de mantener mediciones muy precisas de la rotación de la tierra. Cuando la discrepancia entre la hora universal GMT (UT) y la hora UTC se aproxima a 0,9 segundos emite un boletín para que la hora UTC se adicione un segundo y volver a estar sincronizada la UTC con la GMT.
El ajuste de intercalar un segundo (o leap second en inglés) solo se hace el 30 de Junio o el 31 de Diciembre cuando sea necesario, a la media noche. Hay una orden de ajustar en un segundo el tiempo UTC para la media noche del 30 de Junio 2015. Anteriormente se adiciono un segundo el 30 de Junio de 2012 y más antes el 31 Diciembre 2008. Desde 1972 que se optó por la hora UTC se han hecho 24 ajustes de segundo.
Como se hace la adicion del segundo?
Normalmente el reloj UTC presenta la hora a la media noche en la forma 23:59:59 segundos, al siguiente segundo se indica como 00:00:00, pero el 30 de Junio 2015 a las 23:59:59 segundos lo va a seguir 23:59:60 y el siguiente segundo será 00:00:00 del 1 Julio 2015, de esta manera el día 30 de Junio tendrá 86.401 segundos a diferencia de todos los demás días que son de 86.400 segundos.
Note que la adición del segundo se hará el 30 de Junio a las 23:59:59 hora UTC que corresponde a las 18:59:59, digamos más sencillamente a las 19 horas en Colombia (7 de la noche).
Este tipo de cambio ya se ha aplicado en el pasado y no ha habido problemas, sin embargo, debido a que más y más sistemas funcionan trabajan con precisión del tiempo, siempre se especula si pueden haber traumatismos.
Hay algunas inquietudes, por ejemplo que pasa en una llamada celular que cobra por segundos si yo inicio la llamada unos segundos antes de media noche del 30 de Junio y la termino después de medianoche. Me cobran o no me cobran el segundo adicionado? Yo le puedo adelantar que se lo cobra porque los sistemas celulares generalmente miden la duración absoluta de tiempo y no en la diferencia de hora entre principio y fin de llamada.
Hay también inquietudes en los tramites bursátiles que se hagan en el adición del segundo. En Europa el cambio se produce a media noche en que los mercados están cerrados, pero no sucede lo mismo en Japón, Australia, Hong-Kong, etc. En estos lugares optan por cierres de mercados alrededor de esa hora para evitar susceptibilidades.
Pero tenemos el caso de los computadores que más y más controlan nuestra vida, incluidos los PC. Un computador tiene un oscilador local para su funcionamiento. Por lo general tiene un contador que le indica cuantos segundos han pasado desde el 1 Enero de 1970. Esto es un estándar introducido por el sistema operativo Unix. Sabiendo en cuanto está el contador se puede calcular cual es la fecha y hora actual. Programas como EXCEL anotan la fecha internamente como segundos UNIX y hace cálculos de fechas en segundos pero convierte la fecha y hora a un formato presentable cuando se va a imprimir.
Entonces la hora en un PC o computador es la hora de su reloj interno. Con el advenimiento del internet casi todos los computadores pasan a tener conexión a la red de redes. Con la conexión de internet no es necesario ajustar manualmente la hora del computador sino que este cada minuto envía una pregunta a un servidor de tiempo (hay muchos) quien le contesta con la hora UTC exacta. El PC calcula cuanto tiempo demoro la consulta y ajusta el reloj interno a la hora recibida más la mitad del tiempo que demoro la consulta.
Un posible problema puede suceder si el PC justo consulte al servidor y este le envié como hora 23:59:60 y para el software le resulte confuso porque no es posible un número mayor a 59 como segundos. Este tema ya ha sido tenido en cuenta en todos los programas existentes pero es un punto a cuidar en la escritura de programas nuevos si este tiene que ver con exactitudes en el tiempo.

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