O segundo é uma das poucas unidades aceita universalmente entre diferentes sistemas de medição, como no sistema inglês, por exemplo. Uma razão para isso é que entre todas as unidades de medidas ainda utilizadas até hoje, o segundo é a mais antiga – tendo alguns milênios de idade!
Isso mesmo, milênios!
Atribui-se aos babilônicos a invenção, não só do segundo para unidade de tempo, mas também do minuto, hora, dia, meses e anos, baseando-se em observações astronômicas.
Os babilônicos usavam um sistema numérico sexagesimal (base 60, enquanto nós usamos um sistema decimal – base 10 – e dispositivos eletrônicos e processados usam sistema binário – base 2) e isso nos evidencia a razão de a hora ter 60 minutos e o minuto ter 60 segundos.
Para saber o porquê o segundo tem esse nome, não deixe de assistir ao vídeo abaixo.
Primeiras medições do tempo
Uma das primeiras formas de medir o tempo foi o relógio solar, no qual a sombra de um “poste” projetada sobre um plano indicava a hora do dia.
Com o passar do dia e a movimentação do Sol, a sombra também se movia ao longo do plano de indicação mostrando o horário correspondente.
Uma pergunta que pode surgir é por que o sentido horário tem o sentido horário?
Por causa da movimentação da sombra no relógio solar no hemisfério norte que assume justamente esse sentido de movimento, assim os relógios mecânicos produzidos seguiram o mesmo padrão.
Os primeiros contadores de tempo, propriamente ditos, foram criados no fim do século XIII. No início do século XIV tem-se uns dos primeiros registros de um relógio que existiu numa igreja italiana, em 1309.
O relógio mais antigo em atividade se encontra na catedral de Salisbury, Inglaterra, e está funcionando desde 1386!
Os relógios antigos existiam basicamente nas igrejas, devido aos seus mecanismos pesados, mas no século XV, com a invenção dos relógios de mola, surgiram os primeiros relógios portáteis – que os ricos puderam ter em casa.
Nem tudo é maravilha: a falta de precisão!
O maior problema desses relógios era que eles eram muito imprecisos.
No século XVI, Christian Huygens criou o relógio de pêndulo – o que foi um marco, tornando-os muito mais exatos – contudo, esses relógios ainda eram calibrados com o relógio solar.
No século XVIII foram criados o relógio de cuco (1775) e o cronômetro (1776); no século XIX foi criado o relógio elétrico (1840) e, no século XX, o relógio de cristal de quartzo (1929) e o relógio atômico (1959).
Definições do segundo ao longo da história
Antes de 1956
O segundo era definido como sendo a 86 400ª parte (60 s * 60 min * 24 h) do dia solar médio, o termo médio é por causa das variações na duração dos dias ao longo do ano.
Esta definição é basicamente arbitrária e tradicional, sem nenhum critério mais restrito para uma definição mais robusta.
Estudos do início do século passado mostraram que o dia solar médio não é um parâmetro confiável, uma vez que a interação Sol-Terra-Lua faz com que o dia solar médio mude continuamente.
A própria interação Terra-Lua é responsável pela redução da velocidade de rotação da Terra, fazendo com que os dias sejam mais longos.
Para termos uma ideia, há 400 milhões de anos, um ano tinha cerca de 400 dias – ao invés dos cerca de 365 atuais.
Entre 1956 e 1967
Nesse período, o CIPM redefiniu o segundo como uma fração específica do ano tropical.
O ano tropical correspondia a duas passagens sucessivas do Sol por um local durante o equinócio de primavera.
Esse segundo ficou conhecido como segundo efêmero.
Como a rotação da Terra era maior naquela época, o segundo efêmero era mais curto que o segundo atual em cerca de 3 ms.
Até a Lua foi usada como padrão secundário para determinação da então definição do segundo. Contudo, como dito acima, foi durante esse período que o relógio atômico foi desenvolvido e sua superioridade fez com que o segundo efêmero fosse abandonado.
Depois de 1967
Já em 1955, o físico britânico Essen sugeriu o uso da frequência de transição entre níveis hiperfinos do átomo de césio em seu estado padrão (não radioativo) para a redefinição do segundo.
A transição de frequência foi determinada pela comparação entre o padrão de frequência atômica do Laboratório Nacional de Física (NPL – Reino Unido) e relógios de quartzo, cujos segundos foram calibrados em várias etapas com o segundo efêmero.
Esse projeto colaborativo foi realizado entre o NPL e o Observatório Naval dos EUA, entre 1956 e 1958, e em suas pesquisas foi definido que o segundo efêmero durava o equivalente a 9 192 631 770 ±20 períodos da transição do átomo de césio.
Que é a definição usada até hoje!
Fontes
How was the length of a second first calculated
Why do clocks go clockwise
A brief history of clocks and calendars
History of the unit of time
