CONTAGEM DO TEMPO
RELÓGIOS DE SOL
O homem primitivo, primeiramente, usou sua própria sombra para estimar as horas (sombras moventes). Posteriormente viu que podia, através de uma vareta fixada no solo na posição vertical, fazer estas mesmas estimativas. Estava criado o pai de todos os relógios de Sol, o famoso Gnômon.
Ao amanhecer a sombra será muito alongada, devido ao sol estar no horizonte, ao meio dia estará no seu tamanho mínimo, pois o Sol nessa hora esta no zênite e ao entardecer volta a alongar-se novamente, pois o Sol está no horizonte, ou poente.
Registros indicam que foram os egípcios e parte dos povos da Ásia ocidental quem primeiro dividiram o dia em 24 horas.
O mais antigo instrumento para marcar as horas foi o "Relógio de Sol", que foi inventado pelos babilônios e egípcios e tinha um funcionamento simples: uma haste vertical colocada no centro de uma superfície circular, projetando uma sombra produzida pelos raios de sol passando pela haste para indicar a hora.
A história dos relógios acompanha, efetivamente, a própria história da civilização. Iniciando-se por volta de 5000 anos passados, registra a evolução do homem em seu progresso através dos tempos até os nossos dias.
Iniciada a pouco mais de um século, a industrialização dos relógios é relativamente recente. Na atualidade é uma das indústrias mais evoluídas do nosso planeta, sendo produzidos em todo o mundo milhões de unidades anualmente. Isto, sem dúvida, porque a medição do tempo foi, é, e certamente continuará a ser uma preocupação permanente.
Relógio de Sol
Um relógio de sol é um dispositivo horológico que indica a hora do dia (referida como hora civil no uso moderno) quando a luz solar direta brilha pela posição aparente do Sol no céu.
No sentido estrito da palavra, consiste em uma placa plana (o mostrador) e um gnômon, que projeta uma sombra no mostrador.
À medida que o Sol parece se mover no céu, a sombra se alinha com diferentes linhas horárias, que são marcadas no mostrador para indicar a hora do dia.
O "estilo" é a borda superior do gnômon que indica o tempo, embora um único ponto ou nodus possa ser usado. O gnômon lança uma sombra ampla; a sombra do estilo (ponta) mostra a hora.
O gnômon pode ser uma haste de madeira ou obelisco ou uma peça fundida de metal elaboradamente decorada.
O estilo (gnomon) deve ser paralelo ao eixo de rotação da Terra para que o relógio de sol seja preciso durante todo o ano. O ângulo do estilo em relação à horizontal é igual à latitude geográfica do relógio de sol.
O termo relógio de sol pode se referir a qualquer dispositivo que use a altitude ou azimute do Sol (ou ambos) para mostrar a hora. Os relógios de sol são valorizados como objetos decorativos, metáforas e objetos de intriga e estudo matemático.
Construindo um relógio de Sol em casa
(Fonte: instrgram)
Construindo um relógio de Sol
(Kauani Keny, Youtube)
Azimute a Altura Solar
Projeção estereográfica do sol sobre o plano do observador localizado em um ponto qualquer da Terra. A localização do sol na abóbada celeste pode ser identificada através de dois ângulos: a altura solar e o azimute. O azimute é o ângulo que a projeção do sol faz com a direção norte. Altura solar é o ângulo formado entre o sol e o plano horizontal (labeee).
Azimute do Sol (cartasolar)
Gnomon (portal)
Azimute do Sol (labeee)
Gnômon empregado para determinar os pontos cardeais (researchgate).
A passagem do tempo pode ser observada colocando um pedaço de pau na areia ou um prego numa tábua e colocando marcadores na borda de uma sombra ou delineando uma sombra em intervalos. É comum que relógios de sol decorativos baratos e produzidos em massa tenham gnômons, comprimentos de sombra e linhas horárias alinhados incorretamente, que não podem ser ajustados para indicar a hora correta.
Relógio de Sol Equatorial e Horizontal
A primeira construção foi o Relógio de Sol Equatorial e Horizontal, idealizado por Francisco José Mariano da Rocha, então diretor do Planetário, e planejado pelo professor do curso de Arquitetura e Urbanismo, Hugo Gomes Blois Filho, em parceria com Débora Sartori, na época estudante do mesmo curso. O relógio foi inaugurado nas comemorações dos aniversários de 40 anos da UFSM e de 29 anos do Planetário.
O monumento é composto por dois marcadores, um equatorial, em formato circular, e responsável por apresentar o correr das horas, a partir da projeção da sombra formada por um gnômon (haste que cruza o círculo); e outro horizontal, construído no solo, onde também é possível observar o passar das horas pela projeção das sombras.
No local, entre os números 5 e 6 do marcador, foi afixada uma estrela de cinco pontas, comemorativa ao aniversário de fundação da Universidade, ocorrida em 14 de dezembro de 1960. Ela possui as iniciais do professor José Mariano da Rocha Filho, idealizador e fundador da UFSM. Todos os anos, às 14h30min do dia 14 de dezembro, a sombra do gnômon, incide sobre a estrela de cinco pontas. Exatamente o horário em que foi assinado, pelo então presidente Juscelino Kubitschek, o ato de criação da Universidade Federal de Santa Maria.
Outra curiosidades, de acordo com arquivos do Planetário, o marcador horizontal tem sentido esotérico, “pois permite, quando observado do sul celeste, na passagem meridiana do solstício de inverno, a visão de um círculo com o ponto no centro, simbolizando Deus e os homens, todos iguais entre si”. Além disso, segundo os documentos, durante a passagem meridiana dos equinócios, o observador pode ver a representação de uma cruz projetada sobre o solo.
Intihuatana
O segundo monumento construído no Parque é uma representação da pedra inca encontrada no ponto mais alto da cidade sagrada de Machu Picchu, no Peru. Intihuatana significa, no idioma quéchua, “onde se amarra o sol”. A pedra marca as estações do ano por meio da projeção de sombras na parte superior do monumento, o gnômon.
A pedra inca permite determinar a passagem meridiana, instante em que os astros atingem a máxima altura. Também marca os equinócios, dias do ano em que dia e noite têm exatamente a mesma duração, início do outono e início da primavera.
O relógio foi inaugurado durante as comemorações de 45 anos da UFSM e de 34 anos do Planetário.
Relógio Solar Tupi-Guaraní
Projetado pela equipe do Planetário, em comemoração ao aniversário de 50 anos da UFSM, o monólito é capaz de marcar os solstícios, equinócios e passagens meridianas.
A representação encontrada no Parque do Tempo é inspirada em um estudo desenvolvido por pesquisadores da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), realizado em 1991. Na época, a equipe analisou um monólito vertical, encontrado em um sítio arqueológico às margens do Rio Iguaçu, que tinha “quatro faces talhadas artificialmente, apontando para os quatro pontos cardeais Norte, Sul, Leste e Oeste. As duas faces menores apontavam na direção Norte-Sul e as maiores apontavam para a direção Leste-Oeste”, indicam os documentos de arquivo. Além disso, de acordo com os registros, “Ao entorno do monólito havia uma circunferência e alguns alinhamentos de rochas menores que, partindo dele, aparentemente indicavam os pontos cardeais e as direções do nascer e do pôr-do-sol nos solstícios e equinócios”.
Na UFSM, o relógio de alvenaria tem 1,50 m de altura. As pedras de basalto, distribuídas ao redor do monólito, marcam as linhas Norte-Sul, Leste-Oeste, além do nascer e do pôr do sol, dos solstícios de verão e inverno.
Fonte
(UFSM)
Relógio de Sol da UFSM
(Fonte: WP)
Relógio de Sol da UFSM
(Fonte: tripadviser)
Relógio de Sol do tipo scaphe localizado em Pompéia.
A observação de que as sombras dos objetos variavam de acordo com a posição do Sol, e o estudo dessa variação, foram fundamentais para que os homem primitivos começassem a marcar a passagem do tempo.
O gnômon vertical é um dos mais simples e antigos instrumentos astronômicos. Consiste de uma haste fixada verticalmente no solo, onde se mede a sombra projetada por ele. Quando o Sol nasce e se põe, a sombra do gnômon é grande e aponta para o lado oposto à posição do Sol. Ao meio-dia solar, quando o Sol atinge sua máxima altura no céu, a sombra do gnômon é mínima.
RELÓGIO DE SOL DE ATHENAS
Fontes históricas relatam que Méton de Athenas Μέτων ὁ Ἀθηναῖος, (WP) junto com seu assistente Euktemon, colocaram um instrumento de observação, chamado de “heliotrópio” ou “helioscopion”, ou relógio de Sol, logo acima do pódio na colina Pnyx. Deste ponto Méton podia observar o nascer do Sol todos os dias do ano, e registrar os pontos máximos ao norte e ao sul localizando os pontos solsticiais e equinociais.
Ainda hoje pode-se ver o local, na colina Pnykas (Pnyx), onde Méton fazia suas observações em 432 a.C. (séc. V a.C.) (Foto de Spathopoulos, 2019).
As fundações do observatório de Meton (Αστεροσκοπείο) em Atenas ainda são visíveis logo atrás do pódio do Pnyx, o antigo parlamento. Meton descobriu as datas dos equinócios e solstícios observando o nascer do sol a partir de seu observatório. A partir desse ponto de observação privilegiado, durante o solstício de verão, o nascer do sol estava alinhado com a colina local do Monte Lycabetus, enquanto seis meses depois, durante o solstício de inverno, o nascer do sol ocorre sobre a alta colina do Monte Hymettus, no sudeste.
Assim, do observatório de Meton, o Sol parece se mover ao longo de um arco de 60° entre esses dois pontos no horizonte a cada seis meses. A bissetriz do arco solsticial do observatório está alinhada com a Acrópole, o monte onte se situa o Parthenon.
Essas características topológicas são importantes porque o solstício de verão era o ponto no tempo a partir do qual os atenienses mediam o início de seus anos civis.
O primeiro mês do ano novo, Hekatombaion, começava com a primeira lua nova após o solstício de verão.
Esquema dos arcos solsticiais de Méton de Athenas
(A.Paim 2023)
Visão de Meton do nascer do sol nos solstícios e equinócios, em seu observatório na colina Pnykas, Λοφος Πνύκας.
Heliotrópio de Meton de Athenas.
Local onde Méton colocou um instrumento de observação chamado de heliotrópio ou helioscópio, logo acima do pódio na colina Pnyx (Pnikas), onde os antigos atenienses realizavam suas assembléias públicas.
Nesse local está o vértice do ângulo de 60 graus, do monte Lycabettus ao monte Hymettus, vértice do arco solsticial. Esse arco vai do solstício de verão ao solstício de inverno.
Méton, foi um matemático, astrônomo, geômetra e engenheiro grego perspicaz que viveu em Atenas no século V a.C. Ele é mais conhecido pelos cálculos envolvendo o ciclo metônico de 19 anos, batizado em sua homenagem, que ele descobriu e introduziu em 432 a.C. no calendário lunisolar da região da Ática. Euphronios diz que Colonus era o deme de Meton.
Construção do ângulo de 60° e a determinação do norte no dia do equinócio em Athenas.
A bissetriz do arco solsticial entre o Monte Lycabettus e o Monte Hymettus, passa exatamente pelo sítio da Acrópole, o Partenon, templo da deusa Athena, talvez por isso o ângulo de 60° era dedicado à deusa.
Local onde Meton montou seu relógio de Sol e instrumentos para determinar os dias do equinócio e solstício (Foto de Spathopoulos, 2019).
CRONOLOGIA DA MEDIÇÃO DO TEMPO
A seguir uma cronologia do modo de medir o tempo segundo o site OS RELÓGIOS E SUA EVOLUÇÃO (pcdsh)
Século XXX a.C.
3000 a.C.
Bastão Relógio de Sol. Estudos levam a crer que o primeiro medidor de tempo, conhecido e realmente usado pelo homem, tenha sido um simples e rústico bastão fincado deliberadamente e conscientemente no solo.
2679 a.C.
Clepsidra. Um dos mais primitivos relógio hidráulico. Antigos documentos relatam indícios que no reinado do imperador chinês Hoang-Ti, no ano 2679 a.C., esse povo já conhecia e usava a clepsidra.
Século XV a.C.
1500 a.C.
Inscrição funerária egípcia menciona uma clepsidra, relógio de água, construída para o rei Amenophis I.
Século XIV a.C.
1400 a.C.
A mais antiga citação que se conhece sobre o quadrante solar refere-se ao Egito e remonta à época do Faraó Tuttmosis III (1483 a 1450 a.C.).
Século X a.C.
950 a.C.
Homero menciona em suas obras os períodos do dia e do ano solar.
Século VI a.C.
600 a.C.
Referência a um relógio de sol, chamado "pedra horária", construído na Babilônia, por Beroso.
580 a.C.
Atribui-se a Anaximandro de Mileto (610 a 547 a.C.), importante filósofo grego, a introdução de notável melhoria nos relógios de Sol, quando constrói o primeiro quadrante solar, ou seja, os mostradores.
Século V a.C.
430 a.C.
Na Grécia começa a ser usada a clepsidra.
Século III a.C.
287 a.C.
Arquimedes inventa as rodas dentadas.
Século II a.C.
158 a.C.
Em Atenas, é construída a "Torre dos Ventos". Uma estrutura de mármore octogonal, com 12,8 m de altura por 8 m de diâmetro, diversos quadrantes solares e uma clepsidra para medir o tempo. A Torre dos Ventos também é conhecida como Horologion de Andronikos Kyrrestes, astrônomo grego.
157 a.C.
Roma conhece a clepsidra, levada por Scipião Násica.
Século I a.C.
27 a.C.
É erigido no Campo de Marte, em Roma, um obelisco com a função de Gnomon. Foi construído para comemorar a expulsão dos tarquinienses (povo antigo da península itálica).
Século III d.C.
250
Surgem referências aos primeiros relógios de areia, ampulhetas.
Século VIII
721
Y. Hang, astrônomo chinês, constrói uma clepsidra mecânica que indicava o movimento dos astros.
Século IX
885
Alfredo o Grande usa velas para medir o tempo.
Século XI
1090
O chinês Su-Sung (1020 - 1101) publica um tratado sobre relógios de torre, movidos a água.
Século XIII
1251
O arquiteto Villard desenha um escapamento de relógio.
1292
É construído o relógio da catedral de Canterbury (Cathedral and Metropolitical Church of Christ at Canterbury).
Século XIV
1327
O abade Richard de Wallingford constrói o relógio astronômico de Santo Albano.
1352
A Catedral de Estrasburgo recebe seu primeiro relógio que ficou conhecido como o Relógio dos Três Reis.
1380
Surgem na península itálica os primeiros relógios domésticos.
Século XV
1459
A fita de aço é pela primeira vez aplicada nos relógios como elemento motor, a mola.
1500
Peter Henlein (1480 - 1542), de Nuremberg inventa um relógio portátil.
Século XVI
1525
O caracol é inventado por Jacob Zech , de Praga.
1530
Começam a ser usadas platinas de latão nos relógios portáteis.
1530
Gemma Frisius (1508 - 1555) propõe que a longitude no mar e em outros lugares pode ser determinada com o auxílio de relógios portáteis.
1549
Os portugueses introduzem no Japão os relógios mecânicos.
1560
Surge a corrente do caracol, que substitui o fio de tripa.
1570
Inicia-se a aplicação das figuras animadas na relojoaria.
1574
Isaac Habrecht (1544 - 1620) constrói o segundo relógio astronômico da Catedral de Estrasbrugo.
1582
Galileu Galilei (1564 - 1642) descobre o isosincronismo das oscilações do pêndulo.
1585
Jost Bürgi (1552 - 1632) constrói um relógio com corda para três meses.
1587
Começa em Genebra, Suíça, a fabricação de relógios.
1600
Generaliza-se a produção e uso de relógios portáteis, que tomam as mais variadas formas.
Século XVII
1610
Inicia-se o uso dos vidros de proteção sobre os mostradores e ponteiros dos relógios portáteis, assim como a aplicação das miniaturas em esmalte, para a decoração das tampas das caixas.
1640
Galileu Galilei (1564 - 1642), com 76 anos e cego, dita a seu filho e a seu aluno Vincenzo Viviani todos os detalhes que permitiram a estes desenhar o célebre relógio de Galileu, provido de um pêndulo e um escapamento livre.
1650
Christian Huygens (1629 - 1695) planeja a aplicação do pêndulo nos relógios.
1657
Salomon Coster (1620 - 1659) relojoeiro holandês de Haia, constroe o primeiro relógio a pêndulo inventado por Christian Huygens.
1670
O ponteiro de minutos começa a ser utilizado.
1675
Christian Huygens (1629 - 1695) inventa a espiral de aço para relógios de bolso, substituindo a cerda de porco.
1676
Daniel Quare (1647 - 1724) cria a soneria de repetição, batendo horas e quartos, pela pressão do suporte da argola, nos relógios portáteis.
1700
Surgem os primeiros relógios de azeite.
Século XVIII
1704
Nicolas Fatio Di Duillier (1664 - 1753) é o primeiro a utilizar nos relógios rubis perfurados como mancais para os pivôs das engrenagens.
1714
O parlamento inglês oferece um prêmio para o construtor de um relógio que permitisse melhor determinação da longitude no mar.
1726
George Graham (1674 - 1751) inventa o pêndulo com compensação a mercúrio.
1730
Na Alemanha, o artesão Franz Anton Ketterer (1676 - 1749) cria o primeiro relógio Cuco fabricado na Floresta Negra, no Estado de Baden-Württemberg.
1735
John Harrison (1693 - 1776) apresenta o primeiro cronômetro marítmo H-1 pesando 35 kg.
1741
John Harrison (1693 - 1776) com algumas inovações apresenta o segundo cronômetro marítmo H-2 pesando 40 kg.
1748
Pierre Le Roy (1717 - 1785) apresenta à Academia de Ciências de Paris um escapamento livre.
1751
É fabricado em Paris, por Louis Antoine LePlat, um relógio que carrega sua corda, com variações da pressão atmosférica.
1759
Thomas Mudge (1715 - 1794) inventa o escape a âncora para relógios portáteis, ainda usado em nossos dias.
1759
John Harrison (1693 - 1776) apresenta o cronômetro marítmo H-3 com o peso de 8 kg. Quase nem chegou ser testado porque o próprio John Harrison não ficou satisfeito.
1761
John Harrison (1693 - 1776), com o seu quarto cronômetro marítmo H-4, resolve o problema das longitudes no mar e recebe do governo inglês uma parte do prêmio de 20 mil libras.
1761
Pela primeira vez é usado o termo cronômetro por Pierre Le Roy (1717 - 1785).
1765
Surge o ponteiro dos segundos.
1775
John Arnold (1736 - 1799) inventa o cabelo helicoidal, para cronômetros.
1775
Abraham Louis Breguet (1747 - 1823) criou sua própria manufatura e produziu grandes invenções relojoeiras: escapamentos com cortes para compensação térmica; o uso de rubis cilíndricos; mecanismo de corda automática (a chave Breguet).
1800
Alexandre Volta (1745 - 1827) inventada a pilha elétrica.
Século XIX
1801
A casa BREGUET inventa o turbilhão (mecanismo para evitar as distorções provocadas pela gravidade).
1810
Criado pelo relojoeiro Abraham Louis Breguet (1747 - 1823) o primeiro modelo de relógio de pulso por encomenda de Marie Annonciade Carolina Murat (1782 - 1839), princesa de Nápoles e irmã de Napoleão Bonaparte.
1830
Pela primeira vez um pêndulo é acionado pela eletricidade pelo físico Giuseppe Zamboni (1776 - 1846), de Verona.
1840
Edmund Beckett (1816 - 1905), primeiro Barão Grimthorpe, inventa o escape à gravidade, concebido especialmente para o relógio de Westminster, o célebre BIG BEN de Londres.
1842
Jean Adrien Philippe (1815 - 1894) inicia a fabricação de seus relógios de bolso, com corda pela coroa.
1848
Louis Brandt (1825 - 1879) aos 24 anos, funda em La Chaux-de-Fonds, Suíça, uma fábrica de relógios de precisão com caixa de prata confeccionadas por artesões locais. Fundador da marca Omega.
1856
Louis François Clément Breguet (1804 - 1883) idealiza um dispositivo eletromagnético, para carregar a corda dos relógios.
1865
George Fréderic Roskopf (1813 - 1889) inventa o escapamento econômico, com âncoras de pinos.
1868
A empresa Patek-Philippe produz o primeiro relógio de pulso para mulheres. O primeiro modelo feminino foi vendido em 13 de novembro de 1876 à condessa húngara Koscowicz.
1880
O casal Curie (Pierre Curie (1859 - 1906) e Marie Curie (1867 - 1934)) descobre as qualidades piezo-elétricas do cristal de quartzo.
1884
O meridiano de Greenwich é aceito internacionalmente como o ponto inicial na escala dos meridianos para o cálculo das longitudes.
1884
Thomas Alva Edison (1847 - 1931) descobre a emissão termoiônica, efeito Edison, que permitiu a criação da válvula eletrônica.
1891
Sigimund Riefler (1847 - 1912) inventa um escapamento para pêndulo (Escapamento Riefler).
1900
A fábrica de relógios Omega produz o primeiro relógio de pulso, o Omega Policromado.
Século XX
1904
Alberto Santos Dumont (1873 - 1932) solicitou a seu amigo joalheiro Louis-François Cartier (1875 - 1942) que desenhasse um relógio adequado à aeronáutica. Com sua orientação, Cartier construiu o primeiro relógio de pulso masculino. Até então, somente mulheres usavam relógio no pulso, uma invenção da empresa suiça Patek-Philippe, em 1868. As pulseiras eram de brilhantes, e Santos Dumont foi o primeiro a utilizar o couro. Como era sempre imitado, coube a ele a popularização do uso do relógio no pulso, transformando o fato em moda, na época, quando os homens elegantes imediatamente passaram a ostentá-lo.
1912
Primeira Conferência Internacional da Hora em Paris, na qual foi determinada a unificação dos sinais horários por rádio e o uso universal do -Greenwich-Mean Time-.
1918
H. E. Warren constrói o primeiro motor elétrico síncrono para relógios.
1923
John Harwood (1893 - 1965) patenteia um dispositivo de corda automática, adaptado para os relógios de pulso.
1928
A International Astronomical Union (IAU) recomenda a designação "Universal Time" para o dia solar médio em Greenwich, contado a partir de meia-noite.
1929 -
Warren Alvin Morrison e Joseph Horton constroem o primeiro relógio a cristal de quartzo.
1935
Comparações entre observações astronômicas e os relógios de quartzo em Postdam (Alemanha), indicaram variações irregulares e imprevisíveis na rotação da Terra.
1938
No National Physical Laboratory (NPL), Louis Essen (1908 - 1997) alcançou maior precisão usando anéis de quartzo em vez de lajes. Ele descobriu que as variações na frequência dependiam, em grande parte, da forma como o quartzo era mantido no lugar. O Anel Essen, desenvolvido em 1938, era um anel de quartzo suspenso por seis fios de seda. Relógios contendo um Anel Essen mantinham a precisão de um segundo por três anos.
1938
A Patek Philippe & Co produzem um relógio de pulso retangular, modelo masculino, que mostra as horas em 28 cidades do mundo. Entregue em agosto de 1938 a GUILLERMIN & Cie, em Paris.
1939
O Royal Observatory Greenwich comprou seu primeiro relógio de quartzo.
1941
O Instituto Brasileiro de Relojoaria é fundado em São Paulo.
1942
Isidor Isaac Rabi (1898 - 1988) inicia as pesquisas relacionadas ao núcleo dos átomos, o que levará ao relógio atômico.
1942
O Royal Observatory Greenwich passou a ter seus horários oficiais obtidos de grupos de relógios de quartzo no Post Office Rádio Sucursal, em Dollis Hill.
1944
No Royal Observatory Greenwich foram instalados quatro bancos de três relógios de quartzo em diferentes caves, e os seus tempos foram comparados eletronicamente. Os cristais nesses relógios eram frequentemente sintonizado a 100000 Hz (ciclos por segundo).
1948
Devido aos trabalhos de Willian Bradford Schockley (1910 - 1989), John Bardeen (1908 - 1991) e Walter Houser Brattain (1902 - 1987) surge experimentalmente o primeiro transistor, inventado nos Laboratórios Bell, em dezembro de 1947, sendo mantido em segredo até junho de 1948.
1948
O National Bureau of Standard (NBS), atualmente National Institute of Standards and Technology (NIST), apresentou o primeiro relógio atômico mundial, utilizando moléculas de amônia(NH3) como fonte de vibrações.
1948
Dimas de Melo Pimenta (1918 - 1996) inicia no Brasil pesquisas sobre relógios comandados por sinais de rádio.
1950
Introdução da escala de tempo das Efemérides (ET). O Tempo das Efemérides (ET), é a escala de tempo astronômica baseada no movimento orbital da terra em torno do Sol.
1952 -
O NIST completou a primeira medição exata da ressonância da frequência do relógio de césio. Os aparelhos para essa medição são chamados NBS-1.
1953
Louis Essen (1908 - 1997) e Jack Parry receberam autorização para produzir um relógio atômico no NPL. Na época, tinham pouca experiência em relógios atômicos, mas o conhecimento de Essen em osciladores de quartzo e ressonância de micro-ondas permitiu-lhes a produção de um relógio de césio, em 1955. Dificuldades políticas nos EUA quase interromperam as pesquisas de relógios atômicos no NBS.
1955
O primeiro relógio atômico - Césio I, -, foi projetado e construído por Louis Essen no NPL, em Teddington, Inglaterra. Lá, ele trabalhou no desenvolvimento de osciladores de cristal de quartzo, o que permitiu medir o tempo de forma tão precisa como os melhores relógios de pêndulo, tendo em vista que em 1938, ele tinha desenvolvido o Anel Essen, peça de quartzo utilizado no seu novo relógio, que foi três vezes mais exata do que as versões anteriores. O Césio I foi o primeiro relógio cuja cronometragem foi significativamente mais constante do que a rotação da Terra.
1955
Charles Hard Townes (1915 - ) orienta a construção do relógio atômico de Maser.
1956
Jerrold R. Zacharias e Richard T. Daly, apresentam no dia 3 de outubro o primeiro relógio atômico comercial no Overseas Press Club, em Nova York.
1957
Max Hetzel (1921 - ), da fábrica Hamilton dos EUA, apresenta o primeiro relógio de pulso eletrônico.
1958
O Laboratório de Pesquisas Relojoeiras, de Neuchatel, constrói o primeiro relógio atômico suíço.
1958
P. Bender, do NBS, EUA, desenvolve técnica que permite mais tarde a construção de padrões atômicos de rubídio.
1959
A fábrica DIMEP do Brasil inicia as pesquisas para a fabricação de relógios a quartzo no Brasil.
1960
O NBS-2 é inaugurado em Boulder, Colorado. Ele é utilizado para calibrar padrões secundários.
1960
As forças armadas americanas concebem o projeto para o sistema Global Positioning System (GPS) de navegação que, como subproduto, permite a disseminação de tempo e frequência no mundo inteiro, com grande precisão.
1963
O NBS-3 é o resultado da procura de um relógio com uma melhor precisão e estabilidade.
1967
Os suíços desenvolvem no Centre Electronique Horloger (CEH) em Neuchâtel, Suíça, o primeiro protótipo de relógio de pulso a quartzo, com mostrador e ponteiros convencionais o Beta 21.
1967
A 13a Conferência Geral de Pesos e Medidas (CGPM), passou a considerar o padrão de césio, como base para a definição da unidade de tempo (segundo). Definição: o segundo é a duração de 9.192.631.770 períodos da radiação correspondente aos dois níveis hiperfinos do estado básico dos átomos de Césio 133.
1968
A construção do NBS-4, considerado o mais estável relógio de césio, está concluída. Este relógio foi utilizado na década de 1990 como parte do Sistema NIST Tempo.
1969
Criada a escala de Tempo Atômico Internacional(TAI).
O Tempo Atômico Internacional (TAI) é a escala de tempo calculada pelo Bureau Internacional de Pesos e Medidas (BIPM), na França, usando informações de cerca de duzentos e sessenta relógios atômicos localizados em institutos e observatórios de metrologia ao redor do mundo.
1970
Começa a funcionar no Brasil, no Serviço da Hora do Observatório Nacional, o 1º padrão atômico de césio.
1970
As fábricas de relógios americanas Hamilton Watch Company, de Lancaster, Pensilvânia, e a Electro-Inc Dados, de Garland, Texas, produzem o primeiro relógio eletrônico de pulso a quartzo, o Pulsar, sem peças móveis e com mostrador digital. Os números do Pulsar são constituídos por "Light Emitting Diode" (LED).
1971
Pesquisado e desenvolvido pela Optel Corporation, Princeton, USA, surge a aplicação de um novo mostrador digital para relógios de pulso a quartzo, o "Liquid Crystal Display" (LCD).
1972
O novo sistema de Tempo Universal Coordenado (UTC), baseado nos padrões atômicos, passou a vigorar à partir de 1º de janeiro.
1972
Concluído o NBS-5, um feixe de césio de dispositivo avançado, utilizado como o principal padrão.
1973
Aprovação do sistema GPS.
1974
Chega ao Observatório Nacional, o 1º Padrão Atômico de Rubídio.
1975
O NBS-6 inicia sua operação, um avanço do NBS-5. É considerado o mais preciso relógio atômico do mundo. Sua precisão é de ? 1 segundo em 300.000 anos.
1978
Lançamento do primeiro dos 18 satélites que comporão o sistema GPS.
1983
Lançamento do oitavo satélite do sistema GPS.
1985
Lançamento do décimo primeiro satélite do sistema GPS.
1987
A fábrica de automóveis GM nos EUA planeja ter em seus automóveis receptores para o GPS.
1993
O NBS-7 vem em linha, atingindo uma incerteza de 5x10-15, ou seja, 20, vezes mais preciso do que o NBS-6.
1996
Chega ao Observatório Nacional, dois masers de Hidrogênio CH1-75 da Marca KVARZ, os primeiros do Hemisfério Sul.
1997
Instalados no Observatório Nacional, dois padrões de Césio HP5071A.
1999
O NIST-F1 inicia sua operação com uma incerteza de 1,7x10-15, ou precisão de cerca de um segundo em 20 milhões de anos, o que o torna um dos mais precisos relógios.
2000
A incerteza do NIST-F1 está continuamente melhorando. Já apresenta 1x10-15.
Século XXI
2004
O NIST apresenta um relógio atômico do tamanho de um chip de computador ou de um grão de arroz (1,5 milímetro de largura por 4 milímetro de altura). O relógio atômico portátil terá uma variação de ± 1 segundo a cada 300 anos. Ele pode ser comparável em dimensões e estabilidade aos osciladores de cristal de quartzo, usados em pequenos aparelhos eletrônicos ou marcadores de pulso. Suas aplicações variam desde as telecomunicações à navegação, em aparelhos de comunicação sem fio, em receptores de sinais de localização via satélite e em veículos comerciais e militares. O equipamento consome pouca energia, que pode ser suprida por uma pequena pilha ou bateria.
A DSHO tem o seu Sistema de Gestão da Qualidade aprovado pelo Sistema Interamericano de Metrologia (SIM) / Quality System Task Force (QSTF).
2005
A incerteza do NIST-F1 foi reduzida para cerca de 5x10-16, o que significa não variar um segundo em mais de 60 milhões de anos. Podemos observar que o NIST-F1 é aproximadamente dez vezes mais preciso que NIST-7 que, no período entre 1993-1999, foi utilizado como padrão primário de tempo e frequência nos Estados Unidos.
2006
Em junho a DSHO passa a enviar dados do cálculo da Escala de Tempo Atômico Brasileiro, TA(ONRJ), tornando o Brasil um dos 15 países no mundo a gerar uma escala de tempo atômico independente - Circular T. Em novembro a Hora Legal Brasileira, UTC(ONRJ), passa a ser gerada tendo como base a TA(ONRJ), isto é, um conjunto de relógios atômicos.
2007
Os equipamentos desenvolvidos pela DSHO para gerar a Hora Falada entram em operação.
2008
A DSHO em novembro passa a disseminar a Hora Legal Brasileira e frequência padrão em 10MHz para todo o território nacional.
Físicos do National Institute of Standards and Technology (NIST), demonstram a lógica de um relógio quântico com base em íons de mercúrio e alumínio. São considerados os relógios mais precisos que tenham sido construídos até esta data. O relógio atômico não atrasa nem adianta um segundo em mais de um bilhão de anos.
2009
A DSHO tem o seu Sistema de Gestão da Qualidade reavaliado pelo Sistema Interamericano de Metrologia (SIM) / Quality System Task Force (QSTF), e sua melhor capacidade de medição aprovada passando a constar no Key Comparison Data Base (KCDB) do Bureau International des Poids et Mesures (BIPM).
2010
Entra em operação mais dois relógios atômicos de césio e um relógio a maser de hidrogênio Symmetricom MHM 2010. A DSHO mantém em operação contínua sete relógios atômicos de césio e um maser de hidrogênio nas suas instalações, e em ambiente seguro três relógios atômicos de césio (raízes de tempo) da Rede de Auditoria de Carimbo de Tempo e a Rede de Sincronismo fora das suas instalações, a saber: a primeira raiz em Brasília na sala cofre do Supremo Tribunal Federal (STF), a segunda raiz em São Paulo na sala cofre do Núcleo de Informação e Coordenação do Ponto br (NIC) e a terceira raiz no Rio de Janeiro na Global Crossing.
O Dr. James Chin-Chou Wen do NIST desenvolve a segunda versão do relógio de lógica quântica usando um único átomo de alumínio (átomo eletricamente carregado). Considerado o relógio mais preciso do mundo, sua perda de um segundo se dá a cada 3,4 bilhões de anos, em comparação com o NIST-F1 (relógio atômico com fonte de césio usado como padrão de tempo civil), que perde ou ganha um segundo em cerca de 100 milhões de anos, de acordo com a atual norma internacional.
RELÓGIO SOLAR ANALEMÁTICO
(Para melhores detalhes consulte o site Ghiorzi, para ver projetos de outros tipos de relógios de Sol)
Discorremos até aqui sobre um relógio solar convencional, com o gnômon paralelo ao eixo da Terra. Todavia, o melhor relógio solar a ser instalado na intempérie não é esse, porque o gnômon ficaria exposto a vandalismo ou acidentes. Além disso, como dissemos acima, o relógio solar convencional tem precisão prejudicada, à medida que nos afastamos dos meses nos quais o Sol corre em cima da linha do equador (equinócios).(ghiorzi, 2023)
O relógio analemático, tem o seu gnômon (ponteiro) perpendicular ao plano da Terra. O gnômon será o próprio observador, a pessoa que está conferindo a hora. O observador pisará sobre a marca do mês atual, corrigindo assim o problema da imprecisão inerente ao relógio solar convencional. Como dissemos acima, os equinócios e solstícios ocorrem sempre em torno do dia 21 do mês respectivo. Assim sendo, a leitura é mais precisa no dia 21 de cada mês. Se estivermos, por exemplo, em um dia 6 de março, teremos uma leitura mais correta se pisarmos em um ponto intermediário às marcas FEV e MAR!(ghiorzi, 2023)
Para ocasiões especiais ou festivas, o relógio poderá ter um ponteiro aprumado, que posicionado sobre a marca do mês atual apontará a hora com melhor definição.(ghiorzi, 2023)
Nota: Nos países predominantemente tropicais, a exemplo do Brasil, podemos restringir as horas do desenho aos limites de 6 da manhã a 6 da tarde, pois não temos Sol fora destes horários. O acréscimo previsto nas figuras, como 4 e 5 horas da manhã e 7 e 8 horas da tarde, somente será considerado em territórios extratropicais, a exemplo da Inglaterra, da Rússia e do Canadá.(ghiorzi, 2023)
A CONSTRUÇÃO DO RELÓGIO
a) Desenha-se no chão um círculo de cerca de 2m de raio (4m no total), marcando-se o diâmetro horizontal (Este-Oeste) e o diâmetro vertical (Sul-Norte). O eixo Sul-Norte deve apontar para o Sul verdadeiro, que o desenhista pode determinar utilizando os recursos já mencionados no direcionamento do relógio solar convencional.
b) Partindo de E, traça-se o ângulo O-E-B com a medida em graus igual à Latitude da região e se rebate a linha E-B perpendicularmente, em direção ao centro do círculo (O).
c) A medida B-O será sobreposta à linha O-S e determinará o tamanho do semi-eixo menor da elipse que iremos desenhar.
d) O tamanho do semi-eixo maior da elipse será o próprio raio do círculo.
e) Com centro em C e raio E-O traça-se o arco F-F (em vermelho) que corta a linha E-W em dois pontos e define os pontos focais da elipse.
Um pouco de teoria: observa-se, para efeito didático, que a Distância Focal de uma elipse (F-F) é sempre igual a duas vezes o cateto (F-O) de um triângulo-retângulo que tem como hipotenusa (F-C) o comprimento do semi-eixo maior da elipse (E-O) e como segundo cateto (C-O) o comprimento do semi-eixo menor – Teorema de Pitágoras: FO=(FC²-CO²)1/2.
f) Traça-se então a elipse, usando-se o método de jardineiro (ver ilustração seguinte).
g) Divide-se o círculo em 24 partes de 15° e baixam-se linhas verticais, até encontrar a elipse, para marcar as horas 4 da manhã a 8 da noite.
Usamos como exemplo a Latitude no Eixo Monumental, em Brasília (DF), que corresponde a 15,78° (15°47').(ghiorzi, 2023)
Marcam-se então na linha vertical S-N as posições dos pés da pessoa que vai consultar o relógio. Isso é feito traçando-se linhas do foco (F) em direção à linha S-N, com ângulos de 11,47° (11°28'12"), 20,12° (20°07'12") e 23,46° (23°27'30"), acima e abaixo da linha E-W. Nessas posições a pessoa se colocará, conforme o mês presente. Sua sombra apontará para a hora corrente, conforme a primeira ilustração deste capítulo.(ghiorzi, 2023)
Um pouco de teoria: Por que 23,46°, 20,12° e 11,47°? Porque o gráfico que dá a declinação do Sol ("analema"), mês a mês, partindo da Latitude 23°27'30" (23,46°) para os solstícios de verão e de inverno, conduz aos valores 20,12° (20°07'12") e 11,47° (11°28'12"), conforme o desenho abaixo.(ghiorzi, 2023)
a) Traça-se primeiramente o eixo horizontal do círculo (a linha do equador).
b) Acima da linha do equador, traça-se o raio O-a com ângulo de 23,46° (a linha da eclíptica - maior declinação do Sol, no auge do Inverno ou do Verão).
c) Traça-se o raio O-b com 53,46° (23,46°+30°) e o raio O-c com 83,46° (53,46°+30°).
d) Traça-se o raio O-d com -6,54°, para perfazer 30° do arco a-d.
e) Traça-se o raio O-e com -36,54° (-6,54°-30°).
f) Traça-se uma linha ligando b-d e outra ligando c-e.
g) Traça-se a linha horizontal f-g. O raio O-g terá o ângulo de 20,12°, como queríamos demonstrar.
h) Traça-se a linha horizontal h-i. O raio O-i terá o ângulo de 11,47°, como queríamos demonstrar.
(Gráfico extraído da Enciclopédia Globo - 13ª Edição - 1974 - verbete "analema")
Fontes
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Relógio de Sol
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