A história do relógio

Relógio de Água

O primeiro aparelho medidor do tempo de que temos conhecimento está datado de 3500 a.c. Falamos de obeliscos que eram utilizados como relógios de sol rudimentares. Este é apenas um dos muitos métodos que foram utilizados no passado para medir o tempo, outros métodos são: a observação das estrelas, os relógios de água e areia e outros engenhos que com maior ou menor acerto fazem parte de um percurso que continuou até aos nossos dias.

Todos os relógios funcionam seguindo um princípio semelhante, que consiste em contar um ciclo regular que nos permite medir o tempo. Dito de outra forma, a medição do tempo consiste na comparação de um evento fixo com outros que usualmente desconhecemos.

Stonehenge

Na antiguidade usavam-se como pontos de referência para a medição do tempo os acontecimentos naturais como, por exemplo, a duração do dia ou a observação dos astros. Por vezes a medição não era destinada a determinar a hora do dia mas mostrava determinados eventos que interessavam aos nossos ancestrais como por exemplo os solstícios (Stonehenge).

Outros relógios, em vez de se fixarem num acontecimento externo usam um mecanismo próprio com uma duração constante; um dos primeiros aparelhos deste tipo foi criado pelos egípcios cerca de 1400 anos a.c., e denomina-se clepsidra ou relógio de água; o seu princípio consiste no facto de uma determinada quantidade de água necessitar sempre do mesmo tempo para passar gota a gota de um recipiente para outro. Este mecanismo foi posteriormente aperfeiçoado por outras culturas, como por exemplo a chinesa ou a hindu. Estes relógios continuaram a ser utilizados com formas cada vez mais elaboradas durante séculos.

Os egípcios além de clepsidras utilizaram relógios de sol para a medição do tempo, um destes relógios, datado do século VIII a.c., ainda se conserva no Egipto.
Outras civilizações utilizaram objectos simples de forma engenhosa como, por exemplo, na civilização chinesa queimava-se uma corda com nós regulares e observavam o intervalo de tempo necessário para que o fogo passasse de um nó ao seguinte.

Os relógios mecânicos apareceram no século XIII, sendo bastante inexactos e em muitos casos aparatosos. As primeiras referências aparecem em livros de Alfonso X o sábio, mas posteriormente grandes personagens como Leonardo da Vinci contribuíram de uma ou de outra forma para o desenvolvimento de engenhos mais precisos para medir o tempo. Posteriormente apareceram os primeiros relógios de motor que se baseavam na utilização de pesos. Os relógios portáteis apareceram no século XV com a invenção do motor de mola.

O passo seguinte foi dado com a criação do relógio pendular, cujo princípio foi concebido por Galileo, embora tenha sido Huygens, um cientista holandês, que o materializou em 1656. Este relógio representava um grande avanço relativamente aos anteriores, dado que só se desfasava cerca de dez segundos por dia. Durante este mesmo século apareceram os primeiros relógios de bolso. O relógio de pêndulo aperfeiçoou-se durante quase três séculos, até que em 1929 um cientista Americano, Warren A. Marrison, inventou o relógio de cristal de quartzo, cujo funcionamento se baseia na vibração que o cristal experimenta quando é submetido a uma voltagem eléctrica. Um relógio de quartzo actual de extrema qualidade desfasa-se um milissegundo por mês, se tivermos um aparelho de qualidade inferior, este desfasamento, ou até mesmo um maior verificar-se-á em poucos dias. Estas são estimativas em condições ideais; no entanto, o envelhecimento do vidro, a sujidade e outros agentes podem muitas vezes prejudicar a precisão destes aparelhos.

Em meados do século passado, 1948, foi criado o primeiro relógio atómico, baseado na frequência de uma vibração atómica. A sua precisão não era muito superior à dos relógios de quartzo da altura; no entanto, seguindo o mesmo princípio, desenvolveram-se posteriormente relógios atómicos que obtêm uma precisão extraordinária, dependendo fundamentalmente do átomo utilizado. Os exemplos mais comuns são o relógio atómico de césio, com uma exactidão extraordinária (desfasar-se-ia aproximadamente um milissegundo em 1400 anos) ou o de rubídio que se utiliza mais frequentemente devido ao seu custo inferior e pelo facto de se desfasar cerca de um milissegundo em vários meses.

As horas e o Relógio - 10m

Como fazer um relógio de Sol

Relógio Mecânico - Funciona sem pilhas - 3m

O tempo na ciência

O conceito que a ciência tem do tempo sofreu várias mudanças ao longo da história. Podemos dizer que a primeira grande teoria é a que se denomina habitualmente de física clássica, e que Isaac Newton enunciou no seu livro Philosophiae Naturalis Principia Mathematica. Nela, o tempo é determinado pela relação entre a velocidade e o espaço percorrido. Todos conhecemos a fórmula:

v = e / t

De acordo com este conceito, o tempo é uma magnitude absoluta, isto é, o tempo utilizado a completar uma viagem será o mesmo independentemente do observador que o meça.

Albert Einstein
Em princípios do século passado, um empregado de escritório de patentes na suíça, Albert Einstein, desconhecido até esse momento, publicou um artigo que mudaria totalmente a nossa visão do mundo. Uma das conclusões mais importantes das suas teorias foi que o tempo não é absoluto, mas sim relativo e dependente do observador.

O que Einstein expunha na sua teoria da relatividade é que há uma constante universal que é a velocidade da luz, a qual se mantém invariável. Isto permite algumas conclusões interessantes; uma delas é que o conceito de espaço e tempo muda relativamente às definições de Newton. Para Newton o espaço não era um conceito absoluto, dependia do observador, mas o tempo sim. Uma viagem à velocidade da luz percorreria um espaço variável (para um viajante que vá no feixe de luz o percurso seria diferente do de um externo) num tempo bem definido. Por isso, a velocidade para os diferentes observadores será diferente. Einstein dizia que a velocidade da luz é absoluta e por conseguinte não depende do observador. Isto leva-nos à conclusão de que, dado que o espaço é relativo e diferente para cada observador, o tempo deve sê-lo do mesmo modo.

A relatividade especial, não parecia consistente com a teoria da gravitação de Newton. Este problema ocupou Einstein durante alguns anos, até que em 1915 conseguiu reconciliá-las na sua teoria da relatividade geral. Esta teoria descobria que o espaço e o tempo estão intimamente ligados. Com efeito, a gravidade tem uma influência directa no tempo. Desta forma, poderíamos dizer que o movimento parabólico dos planetas equivale a um movimento rectilíneo na estrutura espaço-tempo, os planetas seguem o que se denomina de geodésica. Seguindo esta linha de raciocínio, chegamos à conclusão de que o tempo decorre mais rapidamente quanto mais próximos de um objecto maciço nos encontrarmos. Com efeito, pode-se confirmar empiricamente que há um desvio entre um relógio situado ao nível da superfície terrestre e um que se encontre afastado dela. Este efeito tem repercussão por exemplo nos sistemas GPS. Os relógios dos satélites adiantam-se relativamente aos situados na superfície terrestre de acordo com os parâmetros definidos pela teoria da relatividade geral.

Zonas horárias

Sir Sandford Fleming

Fusos Horários do Mundo

O estabelecimento das zonas horárias é muito mais recente do que se costuma pensar. Em fins do século XIX havia um grande número de horas oficiais, poder-se-ia dizer que uma por cada grande cidade, a necessidade de uma estandardização parecia evidente, pelo que, em 1870 Sir Sandford Fleming, um engenheiro de vias férrea canadiano,
propôs-se traçar um plano para estabelecer um sistema horário standart.
Seguindo a sua iniciativa, em 1884 representantes de 27 países encontraram-se em Washington, na Conferência do Meridiano, e adoptaram um sistema horário que é basicamente o que se mantém nos nossos dias. Este sistema divide o mundo em 24 zonas ou fusos horários, cada uma destas regiões tem aproximadamente 15 graus de longitude, o meridiano zero, que serve de referência para as restantes zonas, situa-se traçando uma linha de norte a sul que passa por
Greenwich, Reino Unido. Cada zona que avança para leste a partir de Greenwich representa uma hora mais e uma hora menos se avançarmos na direcção oeste.

Sobre esta norma há uma grande quantidade de excepções, devido ao facto de a maioria dos grandes países terem um número de franjas horárias inferior ao que lhes corresponderia.
O exemplo mais acentuado é constituído pela China, que utiliza a mesma hora em todo o seu território. A hora determinada pelo fuso horário de Greenwich é denominada tempo médio de Greenwich ou Greenwich Mean Time (GMT).

Fusos horários do mundo
Fusos horários do mundo

Neste caso, falamos do cálculo da hora mediante o uso de relógios atómicos, em vez de com a observação das estrelas (como acontecia com a hora GMT).

Fusos horários do mundo
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Esta denominação está a ser substituída pelo UTC (Tempo Universal Coordenado).

Neste caso, falamos do cálculo da hora mediante o uso de relógios atómicos, em vez de com a observação das estrelas (como acontecia com a hora GMT).