4.10 Tiempo Universal y
Tiempo de Efemérides
Según hemos visto en el apartado anterior, el
tiempo solar medio es el ángulo horario del Sol medio, luego, sería un tiempo uniforme si la Tierra girase con
velocidad angular constante. Como ya indicamos en el apartado
2.9, no ocurre así y, por tanto, el tiempo solar medio viene afectado por
todas las variaciones del movimiento de rotación de la Tierra: es un tiempo terrestre, no uniforme.
Evidentemente, lo dicho se aplica también al tiempo universal T.U., tiempo
civil en Greenwich.
Para evitar, dentro de lo posible, la falta de
uniformidad del tiempo universal, se corrige éste de las variaciones periódicas
de la rotación debidas al desplazamiento del polo ya las fluctuaciones
estacionales, ambas bastante bien conocidas. Reduciendo el tiempo universal determinado por la observación, T.U.0., al polo
medio mediante la corrección de longitud Dl estudiada en el apartado
2.5 se obtiene un tiempo universal más uniforme:
(62.4)
el cual, a su vez, se corrige de las variaciones periódicas estacionales Ds (apartado 2.9) para dar
lugar al llamado tiempo universal casi
uniforme:
(63.4)
Aunque el T.U.2 se había utilizado en la
trasmisión de señales horarias, actualmente se reduce su uso a determinaciones
de precisión en usos civiles, geodesia y navegación.
Dada la no uniformidad del tiempo universal, si
tomamos éste como variable independiente en la fórmula (48.4)
suministrada por la Mecánica Celeste:
L = Lo + L1t
+ L2t2
la longitud media del Sol calculada mediante
ella diferirá, cada vez más, de la deducida de las observaciones directas.
Desde hace ya bastantes años se sabe que así ocurre, no sólo para el Sol sino
también para la Luna y los planetas (precisamente fueron tales diferencias las
que hicieron sospechar sobre la no uniformidad de la velocidad de rotación de
la Tierra).Ante estos hechos se convino en llamar tiempo de efemérides T.E. al tiempo uniforme de la Mecánica, o tiempo newtoniano, variable
independiente en las teorías gravitacionales del Sol, la Luna y los planetas.
Más concretamente, tiempo de efemérides es el que figura en la fórmula de Newcomb:
(64.4)
que suministra la longitud media geométrica del Sol (t en centurias julianas de 36525 días), de modo que deducida ésta
de la observación en una cierta época T.U.2, pueda obtenerse el correspondiente
T.E. de la relación implícita (64.4). Así se obtiene la
diferencia:
(65.4)
que permite reducir el tiempo universal a tiempo de efemérides y que figura
tabulada en todos los anuarios astronómicos.
DT fue nulo en el año 1903 y actualmente es del
orden de +54s.
Según (64.4) fue
Puesto que la duración del año trópico de 1900,0
(intervalo de tiempo transcurrido para que L
se incremente en 360° = 1296000") equivale según (64.4)
a 
siglos Julianos, el año
trópico de 1900,0 valdrá
segundos=31556925,975 segundos
de donde la nueva definición de segundo: es la fracción 1/31556925,975 de
la duración del año trópico en 1900,0. Este segundo de efemérides es constante
por definición y no experimenta variaciones con la rotación de la Tierra, como
ocurría con el segundo de tiempo medio = 1/86400 de la duración del día solar
medio.
A partir de 1960 y hasta 1984, los anuarios
publicaron sus efemérides astronómicas más importantes (eclipses, posiciones
del Sol, la Luna, los planetas, etc.) con argumento de tiempo de efemérides. Si
se desea pasar a tiempo universal basta aplicar (65.4)
con el valor tabulado de DT.
La introducción del tiempo de efemérides llevó
consigo la consideración de nuevos conceptos, tales como el Sol medio de
efemérides, tiempo sidéreo de efemérides, etc. En particular, se define el meridiano de efemérides como la posición
que ocuparía el meridiano de Greenwich si la Tierra hubiese girado
uniformemente a partir del instante en que coincidieron el tiempo de efemérides
y el tiempo universal, DT=0. Si recordamos que, según vimos en el
apartado anterior, para convertir un intervalo de tiempo medio en intervalo
equivalente de tiempo sidéreo basta multiplicar el primero por el factor
1,00274 (61.4), a partir de dicho instante el
meridiano de efemérides habrá girado un ángulo (expresado en tiempo) igual a
1,00274 T.E., mientras que, por la misma razón, el meridiano de Greenwich sólo
habrá girado un ángulo igual a 1,00274 T.U.2; según (65.4)
ambos meridianos formarán entre si un ángulo 1,00274 DT, encontrándose el meridiano de efemérides
1,00274 DT al este del meridiano de Greenwich (las estrellas
pasarán por el meridiano de efemérides antes que por el meridiano de
Greenwich). El tiempo sidéreo de efemérides qE es el horario del punto Aries medio con
respecto al meridiano de efemérides y, según lo dicho, en función del tiempo
sidéreo medio Q valdrá:
(66.4)
Asimismo, se define la longitud de efemérides lE de un lugar referida al meridiano de
efemérides; si l es su longitud
geográfica, evidentemente, se tendrá:
(67.4)
4.10.1 Tiempo atómico internacional
En la práctica el tiempo de efemérides es de dificil determinación y sólo se conoce con precisión al
cabo de unos años de observación de los movimientos del Sol y de la Luna,
principalmente. Debido a ello, mientras se llevan a cabo las reducciones, suele
sustituirse por el tiempo atómico
T.A., tiempo uniforme suministrado por los relojes atómicos, ajustados de modo
que el segundo atómico coincida con
el segundo de efemérides.
Para que los relojes atómicos materializasen el
segundo de efemérides debían calibrarse, labor que realizaron, por métodos
indirectos, entre otros, Markowitz y Hall en 1957,
encontrando como valor de la frecuencia del cesio el número que serviría en
1967 para definir el segundo del Sistema Internacional de Unidades (SI).
En octubre de 1970 se adoptó universalmente la
escala de tiempo atómico que utilizamos hoy día con el nombre de tiempo atómico internacional, T.A.I.
Entre las determinaciones efectuadas de la diferencia T.E. -T.A.I. el valor más
comunmente adoptado es
T.E. -T.A.I. = 32s,184
no habiéndose detectado hasta el momento variaciones notables de esta
cantidad. Su valor es debido a la elección del origen de la escala del T.A.I.
que se intentó que coincidiera con las 0h de T.U.2 del 1 de enero de
1958 en lugar de 0h de T.E., entonces muy mal determinado.
El tiempo atómico facilita también el llamado tiempo universal coordinado T.U.C.,
tiempo uniforme (función lineal del tiempo atómico) que emiten las señales
horarias de modo que la diferencia entre la escala del T.U.C. y la del T.A.I.
es un número exacto de segundos, y la diferencia entre el T.U.1 y el T.U.C. no
puede exceder de 0,9 segundos. Debido a la no uniformidad del T.U.1 las señales
horarias coordinadas del T.U.C. se ajustan cuando es preciso para que se cumpla
siempre la condición indicada. En 1972 se establece que el T.U.C. difiera
exactamente un número entero de segundos del T.A.I. y se implantan saltos de un
segundo para que la diferencia U.T.1 -U.T.C. no exceda de un determinado valor.
4.10.2 Tiempo dinámico terrestre. Tiempo dinámico baricéntrico
De acuerdo con las recomendaciones de la Unión
Astronómica Internacional (Grenoble, 1976), la unidad
de tiempo para las Efemérides a partir de 1984 es el día de 86400 segundos,
constando el siglo juliano de 36525 días (ver 4.1.1).
Ello ha conducido a la adopción, a partir de tal fecha, de una nueva escala
dinámica para las Efemérides geocéntricas aparentes la cual recibe el nombre de
tiempo dinámico terrestre, T.D.T.,
siendo por definición
T.D.T. = T.A.I. + 32s,184
La unidad de esta escala coincide con un múltiplo
del segundo SI (1 día = 86400 segundos). La diferencia de 32s,184
entre el T.D.T. yel T.A.I. se ha establecido para
evitar discontinuidades en las tablas de las Efemérides que se han publicado
anteriormente a 1984 con argumento T.E. y las que se publican, a partir de
1984, con argumento T.D.T.
La U.A.I. en su Asamblea General de Buenos Aires
(1991) acordó eliminar la palabra “dinámico” del T.D.T. y denominarlo tiempo terrestre (T.T.), que se mantiene
con este nombre como argumento de las efemérides geocéntricas aparentes,
escribiéndose desde entonces:
T.T.=T.A.I.+32s,184
Para las ecuaciones del movimiento de los astros
referidas al baricentro del sistema solar se emplea actualmente la escala de tiempo dinámico baricéntrico,
T.D.B., utilizándose fundamentalmente en las teorías relativistas.
RELACION
ENTRE LAS DISTINTAS ESCALAS DE TIEMPO
Tal Tiempo Atómico Internacional.
TE Tiempo de Efemérides.
TDT Tiempo Dinámico Terrestre.
TT Tiempo Terrestre
TDB Tiempo Dinámico Baricéntrico.
UT0
UT1 Notaciones de Tiempo Universal.
UT2
UTC Tiempo Universal Coordinado.
DT = TT- UT = + 65s para 2001
TT –TAI = + 32',184
UT2 –UTC Obtener información.
DUTI = UTI –UTC Obtener información-(1)
DTA = TAl –UTC =Número exacto de segundos
(+ 32s desde 1 de Enero
de 1999, para otras fechas obtener información)
UT1- UTI = 0s,0220sen2pt-0s,0120cos2pt-0s,0060sen4pt +
+ 0s,0070 cos4pt (t en años de Bessel).
UT2 -UTO =
en segundos de tiempo.
(j: latitud; l: longitud del lugar positiva al E).
(x, y: coordenadas del polo instantáneo de rotación de la Tierra)
TDB aproximadamente igual a: TT + 0s,001658 sen (g+0,0167 sen g)
+ términos lunares y planetarios de orden l0-5 s + términos diarios
de orden 10-6 s., siendo:
T = intervalo en siglos Julianos desde la época J 2000.0.
La fecha de introducción de un nuevo segundo intercalar se anunciará con varias semanas de antelación por medio de las circulares del Servicio Horario (SH).
(1) Información al décimo de segundo en códigos insertos en las señales horarias.
Efemérides Astronómicas 2001.
Real Instituto y Observatorio de la Armada
San Fernando (Cádiz).