Il tempo: qual è la sua unità di misura
Il tempo, un concetto tanto familiare quanto enigmatico, è tipico di ogni aspetto della nostra esistenza. Dagli antichi orologi solari alle moderne meraviglie atomiche, gli studiosi e gli uomini hanno sempre cercato di misurare, quantificare e comprendere il tempo.
L’unità di misura del tempo, il secondo, è ormai talmente radicata nel nostro quotidiano che spesso la diamo per scontata. Eppure, la sua origine e definizione sono frutto di secoli di osservazioni astronomiche, innovazioni tecnologiche e discussioni scientifiche. Da calendari basati sui cicli lunari o solari, alle sabbie che scorrono in un clessidra, fino all’attuale definizione, il secondo ha subìto una serie di trasformazioni nel corso della storia!
In questo articolo capiremo proprio come il secondo è diventato l’unità di misura del tempo e quali sono stati i metodi usati nel passato, quando ancora non era stato definito, per misurarlo.
- Come il secondo è diventato l'unità di misura del tempo
- Come si misura il tempo
- La nascita dell'orologio per misurare il tempo
- Cosa sono i fusi orari, l'ora legale e l'ora solare
Come il secondo è diventato l’unità di misura del tempo
Hai un secondo? Leggi la storia della nascita della nostra unità di tempo.
Il tempo è la dimensione nella quale concepiamo il susseguirsi degli eventi. Anche questa è una grandezza e, in quanto tale, deve essere misurata.
I Babilonesi inventarono il primo calendario, cioè il primo strumento per misurare il tempo: divisero l’anno 360 giorni, 12 mesi da 30 giorni ciascuno. Gli Egizi, in seguito, suddivisero il giorno in 24 ore, 12 di luce e 12 di buio. Con la nascita dell’astronomia, intorno al 1600, arrivò la necessità di un’unità di misura universale: è stato introdotto il sole medio, un giorno di durata pari alla media delle durate di tutti i giorni dell’anno. Ma serviva un’unità di misura più piccola e per questo fu introdotto il secondo.
La prima definizione del secondo risale al Medioevo: un secondo è la 86 400-esima parte del giorno solare medio. Infatti in un giorno abbiamo 24 ore, in ogni ora ci sono quindi 3600 secondi, allora in un giorno contiamo 86 400 secondi!
Questa definizione però non è sufficientemente accurata perché si basa sul moto di rotazione della Terra che è irregolare. Per questo motivo la definizione del secondo è stata riformulata utilizzando un atomo, il Cesio-133: si tratta di un isotopo del cesio che è un metallo. Il secondo è stato quindi definito come la durata di 9 192 631 770 periodi della radiazione corrispondente alla transizione tra due livelli dello stato fondamentale dell’atomo di Cesio-133.
Come si misura il tempo
Nell’antichità, per avere informazioni sul tempo si utilizzavano solo il Sole di giorno e le stelle di notte. I primi strumenti utilizzati per misurare il tempo furono le meridiane che però non potevano essere utilizzate di notte. Un altro strumento utilizzato per misurare il tempo è la clessidra: un contenitore forato da cui fuoriusciva acqua (o sabbia) in modo regolare. Solo in seguito nacquero i primi orologi meccanici.
Ma come si legge l’ora?
Conosciamo diversi tipi di orologi: analogici (cioè con le lancette) e digitali. Gli
orologi digitali sono più facili da leggere: possiamo leggere ora, minuti e anche secondi. Gli orologi analogici sono un po’ più articolati perché hanno 3 lancette: quella dei secondi, di solito la più sottile, quella più corta che indica le ore e la più lunga che indica i minuti. Per leggere l’ora su un orologio analogico, osserviamo quale numero punta la lancetta delle ore: è un numero da 1 a 12 e indica le ore della giornata. Poi osserviamo la lancetta dei minuti. Per capire quanti minuti indica la lancetta, ci aiuta la tabellina del 5: al numero 12 corrisponde lo 0, a tutti gli altri numeri che leggiamo sul quadrante corrisponde il multiplo di 5 per quel numero. Per esempio, se la lancetta dei minuti indica il numero 8, sappiamo che significa 5 · 8 = 40 minuti.
L’unità di misura del tempo è il secondo e lo indichiamo con una £$ \text{s} $£ minuscola. Il secondo ha i suoi multipli, che conosciamo benissimo, e i suoi sottomultipli, che sono utilizzati principalmente in fisica, ma può capitare di sentirne parlare per le gare di velocità:
- £$ \text{a} = $£ anno
- £$ \text{g} = $£ giorno £$ = 86 \, 400 \text{ s} $£
- £$ \text{h} = $£ ora £$ = 3600 \text{ s} $£
- £$ \text{min} = $£ minuto £$ = 60 \text{ s} $£
- £$ \text{s} = $£ secondo
- £$ \text{ms} = $£ millisecondo £$ = \frac{1}{1000} \text{ s} $£
- £$ \mu\text{s} = $£ microsecondo £$ = \frac{1}{10^6} \text{ s} $£
- £$ \text{ns} = $£ nanosecondo £$ = \frac{1}{10^9} \text{ s} $£
La nascita dell’orologio per misurare il tempo
Con il passare degli anni si sono susseguiti strumenti via via più avanzati per misurare il tempo. Inizialmente si utilizzavano solo il Sole e le stelle. Con le meridiane si poteva controllare l’ora osservando l’ombra proiettata da un bastoncino. I primi a introdurre uno strumento di misura che non dipendesse dal moto degli astri furono gli Egizi con le loro clessidre.
In seguito nacquero gli orologi. Il termine orologio deriva dalla parola greca che significa “che dice, che annuncia l’ora”. Infatti l’orologio è proprio lo strumento che utilizziamo per leggere l’ora!
I primi orologi meccanici erano molto imprecisi: potevano avere un errore anche di un’ora al giorno. Galileo Galilei scoprì che un pendolo oscilla in modo regolare: il tempo impiegato da un pendolo per fare un’oscillazione completa è sempre lo stesso. Gli orologi a pendolo si dimostrarono dieci volte più precisi rispetto ai primi orologi meccanici.
Anche il pendolo a lungo andare mostra segni di cedimento: le oscillazioni non sono sempre uguali, soprattutto se l’orologio non è posizionato perfettamente in verticale. L’orologio a pendolo venne perfezionato utilizzando leghe particolari e venne posizionato in ambienti in cui veniva creato il vuoto: divenne uno strumento di precisione utilizzato per gli esperimenti.
Si passa quindi agli orologi a molla: erano i primi orologi tascabili il cui meccanismo era tenuto in movimento da una molla che poteva essere caricata attraverso un congegno regolato da una corda metallica. Per questo si dice “essere giù di corda” quando ci si riferisce a qualcuno che ha esaurito le energie. 😉
È la volta degli orologi a quarzo che sfruttano la proprietà di questo minerale di emettere una piccola carica elettrica. Stimolando questo cristallo con una piccola pila a secco, si ottiene una vibrazione costante e di ritmo elevato che ha permesso di costruire orologi precisi.
L’orologio più preciso, però, è l’orologio al cesio, cioè l’orologio atomico. Questo orologio, tuttavia, non segna le ore e i minuti, ma scandisce i secondi con una precisione che si mantiene costante per tempi lunghissimi.
Quindi che ora è? L’ora di ieri a quest’ora!
Cosa sono i fusi orari, l’ora legale e l’ora solare
Ah, il jet lag. Se ne soffre soprattutto dopo un lungo viaggio, magari dall’altra parte del mondo. Ma che cos’è?
Eh sì, perché nello stesso momento, a Roma, a New York, o a Londra leggiamo tre orari diversi!
E chi ci assicura che, programmando un viaggio in treno da Milano a Roma, l’orario nelle due città sia lo stesso?
Proprio in seguito all’avvento delle ferrovie e dei telegrafi si rese necessario l’uso di ore nazionali, cioè estese su spazi molto ampi. Inizialmente ogni stato adottò la stessa ora della propria capitale. Ma con l’ampliamento delle tratte commerciali, questa soluzione non era più sufficiente.
Nella seconda metà dell’800 si decise di adottare un sistema più pratico detto “a zone orarie”: si divise la terra in 24 spicchi uguali detti fusi orari.
I fusi orari fanno riferimento al meridiano di Greenwich dove è misurato il cosiddetto tempo universale: procedendo verso est ci spostiamo avanti di un’ora per ciascun fuso orario; procedendo verso ovest, invece, ci spostiamo indietro di un’ora per ciascun fuso orario.
In Italia siamo nella zona GMT + 1 (Greenwich Mean Time + 1, che significa la stessa ora di Greenwich più uno). Questo succede quando siamo in periodo di ora solare, cioè quando il nostro orario coincide con il fuso orario, nel periodo invernale. Nel periodo estivo, per convenzione utilizziamo l’ora legale e spostiamo le lancette avanti di un’ora: in questo modo riusciamo a sfruttare maggiormente le ore di luce e quindi risparmiare un po’ di energia.
Non tutti i paesi aderiscono a questa convenzione: fuori dall’Europa, solo l’America del nord e qualche altro stato africano, asiatico e dell’Oceania.