miércoles, 1 de julio de 2015

UN SEGUNDO MÁS EN EL TIEMPO DE LA TIERRA



“La rotación de la Tierra se está desacelerando gradualmente poco a poco, así que agregar un segundo extra es una forma de dar cuenta de eso” dice Daniel MacMillan del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. Por consiguiente, el día 30 de junio de 2015 se le añadió un segundo extra.

En el sentido estricto, un día dura 86.400 segundos, es el estándar de tiempo que los seres humanos utilizan en su vida diaria – Tiempo Universal Coordinado o TUC (UTC en inglés) es tiempo atómico – La duración  de un segundo está basado en las transiciones electromagnéticas de los átomos de cesio. Estas transiciones son tan fiables, que el reloj de cesio tiene una precisión de un segundo en 1.400.000 años. Sin embargo, el día solar medio – es la duración media de un día con base en el tiempo que tarda la Tierra en cumplir un giro completo – tiene una duración de 86.400,002 segundos de duración. Esta pequeña diferencia se debe a que la rotación de la Tierra se está desacelerando gradualmente poco a poco. Esto se debe a una especie de fuerza de frenado causado por el tirón gravitatorio entre la Tierra, la Luna y el Sol. Los científicos estiman que el día solar medio no ha sido 86.400 segundos desde aproximadamente el año 1820.

Esta diferencia de 2 milisegundos (dos milésimos de segundo) al principio no parecía notable; pero esta pequeña discrepancia se repite todos los días del año, lo que es, al sumarlo, casi un segundo. Aunque la rotación de la Tierra se está desacelerando, la duración de cada día individual varía de manera impredecible.

La longitud del día se ve influida por muchos factores, en especial por la atmósfera durante periodos menores a un año. Las variaciones climáticas estacionales y diarias, pueden afectar la duración del día por unos pocos milisegundos en más de un año. También hay otros factores que influyen, como ser la dinámica del núcleo interno de la Tierra (más largos periodos de tiempo), las variaciones en la atmósfera y los océanos, las aguas subterráneas y el almacenamiento del hielo (en periodos de tiempo que van desde meses a décadas) y las mareas oceánicas y atmosféricas. Las variaciones atmosféricas se deben a la influencia de la corriente  de El Niño, que puede causar que la rotación de la Tierra se frene, provocando el aumento en la duración del día en hasta 1 milisegundo.

Los científicos están monitoreando el tiempo que tarda la Tierra en completar una rotación completa utilizando una técnica extremadamente precisa, la interferometría de base larga (VLBI). Las mediciones se llevan a cabo mediante una red mundial de estaciones, en la cual Goddard proporciona una coordinación esencial del VLBI así como el análisis y archivo de los datos recogidos.

El tiempo estándar que conocemos como Tiempo Universal, es utilizado bajo un registro identificado como UT 1, se basa en las mediciones del VLBI de la rotación de la Tierra. UT 1 no es tan uniforme como el reloj de cesio, por lo que UT 1 y UTC tienden a separarse. Se agregan los saltos de segundos cuando sea necesario, a fin de mantener los dos estándares de tiempo dentro de 0,9 segundos de diferencia. La decisión de añadir segundos intercalados, se hace por una unidad dentro de un Sistema Internacional de Referencia de la rotación de la Tierra.

Normalmente el reloj debería moverse de las 23:59:59 a las 00:00:00 del día siguiente; el 30 de junio el reloj se movió de 23:59:59 a 23:59:60 y luego a las 00:00:00 del 01 de julio.

Los segundos de los años bisiestos anteriores, han creado serios desafíos para algunos sistemas informáticos, debido que la necesidad de añadir un salto de un segundo, no es factible anticiparlo con mucha antelación. Ma Chopo, geofísico en el Centro Goddard ha dicho: “En el corto plazo, saltar segundos no son fácilmente predecibles como a todos nos gustaría; el modelo de la Tierra predice que cada vez más los segundos intercalados se perdieron en el largo plazo, pero no podemos decir que uno se necesitarán cada año”.

A partir de 1972, cuando los segundos intercalares se implementaron por primera vez, se han añadido segundos intercalares a una tasa promedio de cerca de uno por año. Desde entonces, los segundos intercalares se han vuelto menos frecuentes. El segundo salto del presente mes de junio será el cuarto que se añade desde el año 2000 (Antes de 1972 se hicieron ajustes de diferente manera). Los científicos no saben con exactitud porque un menor número de segundos intercalares se han necesitado últimamente. A veces los acontecimientos geológicos repentinos, como ser los terremotos y erupciones volcánicas, pueden afectar la rotación de la Tierra en el corto plazo, pero el panorama general es más complejo.

El seguimiento efectuado mediante el VLBI de estas variaciones en el corto o largo plazo, utilizando las redes globales de las estaciones que observan los objetos astronómicos que conocemos como “cuásares”.

Los cuásares sirven como puntos de referencia por cuanto están esencialmente inmóviles por encontrarse a miles de millones de años luz de la Tierra. Las estaciones de observación se extienden por todo el planeta, por cuanto la señal procedente de un cuásar necesita más tiempo para llegar a algunas estaciones en relación a otros. Los científicos pueden utilizar estas pequeñas diferencias en la hora de llegada, para determinar la información detallada sobre la posición exacta de las estaciones de observación, la tasa de rotación de la Tierra y la orientación de nuestro planeta en el espacio.

En la actualidad las mediciones del VLBI tienen una precisión de al menos 3 microsegundos o 3 millonésimos de segundo. Un nuevo sistema está siendo desarrollado por el Proyecto de Geodesia Espacial de la NASA, en coordinación con los socios internacionales, y gracias a sus avances en el hardware, y la participación de más estaciones y una distribución diferente de las estaciones en todo el mundo, se espera por lo tanto, que las futuras mediciones del VLBI UT1 tengan una precisión mejor que 0,5 microsegundos o 0,5 millonésimos de segundo.

Stephen Merkowitz, gerente del Proyecto Geodesia del Espacio, ha comentado: “Un sistema de próxima generación está siendo diseñado para satisfacer las necesidades de las aplicaciones científicos más exigentes ahora y en el futuro cercano”. Se han hecho propuestas para abolir el segundo salto, esperándose una decisión para finales de 2015. La Unión Internacional de Telecomunicaciones, un organismo especializado de las Naciones Unidas que se ocupa de cuestiones tecnológicas de la información y comunicación.

Bibliografía: JPL-Caltech / NASA