Tiempo Universal Coordinado -Coordinated Universal Time

Mapa mundial de las zonas horarias actuales

El tiempo universal coordinado o UTC es el estándar de tiempo principal por el cual el mundo regula los relojes y el tiempo. Está dentro de aproximadamente 1 segundo del tiempo solar medio a 0° de longitud (en el meridiano de referencia IERS como el meridiano principal utilizado actualmente ) como UT1 y no está ajustado para el horario de verano . Es efectivamente un sucesor del meridiano de Greenwich (GMT).

La coordinación de las transmisiones de tiempo y frecuencia en todo el mundo comenzó el 1 de enero de 1960. UTC se adoptó oficialmente por primera vez como la Recomendación CCIR 374, Standard-Frequency and Time-Signal Emissions , en 1963, pero la abreviatura oficial de UTC y el nombre oficial en inglés de El tiempo universal coordinado (junto con el equivalente francés) no se adoptó hasta 1967.

El sistema se ha ajustado varias veces, incluido un breve período durante el cual las señales de radio de coordinación de tiempo transmiten UTC y "tiempo atómico escalonado (SAT)" antes de que se adoptara un nuevo UTC en 1970 y se implementara en 1972. Este cambio también adoptó salto segundos para simplificar futuros ajustes. Esta Recomendación CCIR 460 "establece que (a) las frecuencias portadoras y los intervalos de tiempo deben mantenerse constantes y deben corresponder a la definición del segundo SI ; (b) los ajustes de paso, cuando sea necesario, deben ser exactamente 1 s para mantener un acuerdo aproximado con Universal hora (UT); y (c) las señales estándar deben contener información sobre la diferencia entre UTC y UT".

Se han hecho varias propuestas para reemplazar UTC con un nuevo sistema que eliminaría los segundos intercalares. La decisión de eliminarlos por completo se ha aplazado hasta 2023.

La versión actual de UTC está definida por la Recomendación de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT-R TF.460-6), Emisiones de señales horarias y de frecuencia estándar , y se basa en el Tiempo atómico internacional (TAI) con segundos intercalares agregados a intervalos irregulares para compensar la diferencia acumulada entre TAI y el tiempo medido por la rotación de la Tierra . Los segundos bisiestos se insertan según sea necesario para mantener el UTC dentro de los 0,9 segundos de la variante UT1 del tiempo universal . Consulte la sección " Número actual de segundos bisiestos " para ver el número de segundos bisiestos insertados hasta la fecha.

Etimología

La abreviatura oficial de Tiempo Universal Coordinado es UTC . Esta abreviatura surge como resultado del deseo de la Unión Internacional de Telecomunicaciones y la Unión Astronómica Internacional de utilizar la misma abreviatura en todos los idiomas. Los hablantes de inglés originalmente propusieron CUT (para "tiempo universal coordinado"), mientras que los hablantes de francés propusieron TUC (para " temps universel coordonné "). El compromiso que surgió fue UTC , que se ajusta al patrón de las abreviaturas de las variantes del Tiempo Universal (UT0, UT1, UT2, UT1R, etc.).

Usos

Las zonas horarias de todo el mundo se expresan mediante compensaciones positivas o negativas de UTC , como en la lista de zonas horarias por compensación de UTC .

La zona horaria más occidental usa UTC−12 , doce horas detrás de UTC; la zona horaria más oriental usa UTC+14 , con catorce horas por delante de UTC. En 1995, la nación insular de Kiribati movió los de sus atolones en las Islas de la Línea de UTC−10 a UTC+14 para que Kiribati estuviera todo en el mismo día.

UTC se utiliza en muchos estándares de Internet y de la World Wide Web . El Network Time Protocol (NTP), diseñado para sincronizar los relojes de las computadoras a través de Internet, transmite información de tiempo desde el sistema UTC. Si solo se necesita una precisión de milisegundos, los clientes pueden obtener el UTC actual de varios servidores UTC oficiales de Internet. Para obtener una precisión de submicrosegundos, los clientes pueden obtener la hora de las señales de los satélites.

UTC es también el estándar de tiempo utilizado en la aviación , por ejemplo, para los planes de vuelo y el control del tráfico aéreo . Los pronósticos del tiempo y los mapas usan UTC para evitar confusiones sobre las zonas horarias y el horario de verano. La Estación Espacial Internacional también utiliza UTC como estándar de tiempo.

Los radioaficionados a menudo programan sus contactos de radio en UTC, porque las transmisiones en algunas frecuencias se pueden captar en muchas zonas horarias.

Mecanismo

UTC divide el tiempo en días, horas, minutos y segundos. Los días se identifican convencionalmente usando el calendario gregoriano , pero también se pueden usar números de días julianos . Cada día contiene 24 horas y cada hora contiene 60 minutos. El número de segundos en un minuto suele ser 60, pero con un segundo bisiesto ocasional , puede ser 61 o 59. Así, en la escala de tiempo UTC, el segundo y todas las unidades de tiempo menores (milisegundos, microsegundos, etc.) son de duración constante, pero el minuto y todas las unidades de tiempo mayores (hora, día, semana, etc.) son de duración variable. . Las decisiones de introducir un segundo intercalar se anuncian con al menos seis meses de anticipación en el "Boletín C" producido por el Servicio Internacional de Sistemas de Referencia y Rotación de la Tierra . Los segundos bisiestos no se pueden predecir con mucha anticipación debido a la velocidad impredecible de la rotación de la Tierra.

Casi todos los días UTC contienen exactamente 86.400 segundos SI con exactamente 60 segundos en cada minuto. UTC está dentro de aproximadamente un segundo de la hora solar media en 0° de longitud , por lo que, debido a que el día solar medio es un poco más largo que 86.400 SI segundos, ocasionalmente el último minuto de un día UTC se ajusta para tener 61 segundos. El segundo extra se llama segundo bisiesto. Representa el gran total de la longitud adicional (alrededor de 2 milisegundos cada uno) de todos los días solares medios desde el segundo bisiesto anterior. Se permite que el último minuto de un día UTC contenga 59 segundos para cubrir la remota posibilidad de que la Tierra gire más rápido, pero eso aún no ha sido necesario. La duración irregular de los días significa que los días julianos fraccionarios no funcionan correctamente con UTC.

Desde 1972, el UTC se calcula restando los segundos bisiestos acumulados del Tiempo Atómico Internacional (TAI), que es una escala de tiempo de coordenadas que rastrea el tiempo propio nocional en la superficie giratoria de la Tierra (el geoide ). Para mantener una aproximación cercana a UT1 , UTC ocasionalmente tiene discontinuidades donde cambia de una función lineal de TAI a otra. Estas discontinuidades toman la forma de segundos bisiestos implementados por un día UTC de duración irregular. Las discontinuidades en UTC se han producido únicamente a finales de junio o diciembre, aunque está previsto que se produzcan a finales de marzo y septiembre así como una segunda preferencia. El Servicio Internacional de Sistemas de Referencia y Rotación de la Tierra (IERS) rastrea y publica la diferencia entre UTC y el Tiempo Universal, DUT1 = UT1 − UTC, e introduce discontinuidades en UTC para mantener DUT1 en el intervalo (−0.9 s, +0.9 s).

Al igual que con TAI, UTC solo se conoce con la mayor precisión en retrospectiva. Los usuarios que requieran una aproximación en tiempo real deben obtenerla de un laboratorio de tiempo, que difunde una aproximación utilizando técnicas como GPS o señales horarias de radio . Estas aproximaciones se denominan UTC( k ), donde k es una abreviatura del tiempo de laboratorio. El tiempo de los hechos puede registrarse provisionalmente contra una de estas aproximaciones; se pueden aplicar correcciones posteriores utilizando la publicación mensual de la Oficina Internacional de Pesos y Medidas (BIPM) de tablas de diferencias entre TAI/UTC y TAI( k )/UTC( k ) canónicos según lo estimado en tiempo real por los laboratorios participantes. (Vea el artículo sobre el Tiempo Atómico Internacional para más detalles).

Debido a la dilatación del tiempo , un reloj estándar que no esté en el geoide, o que esté en movimiento rápido, no mantendrá la sincronía con el UTC. Por lo tanto, la telemetría de relojes con una relación conocida con el geoide se utiliza para proporcionar UTC cuando sea necesario, en ubicaciones como las de las naves espaciales.

No es posible calcular el intervalo de tiempo exacto transcurrido entre dos marcas de tiempo UTC sin consultar una tabla que muestra cuántos segundos intercalares ocurrieron durante ese intervalo. Por extensión, no es posible calcular la duración precisa de un intervalo de tiempo que termina en el futuro y puede abarcar un número desconocido de segundos bisiestos (por ejemplo, el número de TAI segundos entre "ahora" y 2099-12-31 23 :59:59). Por lo tanto, muchas aplicaciones científicas que requieren una medición precisa de intervalos largos (de varios años) utilizan TAI en su lugar. TAI también es comúnmente utilizado por sistemas que no pueden manejar segundos bisiestos. La hora del GPS siempre permanece exactamente 19 segundos detrás de TAI (ninguno de los sistemas se ve afectado por los segundos intercalares introducidos en UTC).

Zonas horarias

Las zonas horarias generalmente se definen como diferentes de UTC por un número entero de horas, aunque se deben consultar las leyes de cada jurisdicción si se requiere una precisión de menos de un segundo. Varias jurisdicciones han establecido zonas horarias que difieren en un número entero impar de media hora o cuarto de hora de UT1 o UTC.

La hora civil actual en una zona horaria en particular se puede determinar sumando o restando el número de horas y minutos especificado por el desplazamiento UTC , que va desde UTC−12:00 en el oeste hasta UTC+14:00 en el este (ver Lista de las compensaciones horarias UTC ).

La zona horaria que usa UTC a veces se denota UTC±00:00 o con la letra Z , una referencia a la zona horaria náutica equivalente (GMT), que se denota con una Z desde aproximadamente 1950. Las zonas horarias se identificaban con letras sucesivas de el alfabeto y la zona horaria de Greenwich estaba marcada con una Z ya que era el punto de origen. La carta también se refiere a la "descripción de zona" de cero horas, que se ha utilizado desde 1920 (ver historial de zona horaria ). Dado que la palabra del alfabeto fonético de la OTAN para Z es "zulú", el UTC a veces se conoce como "hora zulú". Esto es especialmente cierto en la aviación, donde "Zulu" es el estándar universal. Esto asegura que todos los pilotos, independientemente de su ubicación, utilicen el mismo reloj de 24 horas , evitando así confusiones al volar entre zonas horarias. Consulte la lista de zonas horarias militares para conocer las letras que se usan además de la Z en las zonas horarias que califican distintas de Greenwich.

En dispositivos electrónicos que solo permiten configurar la zona horaria usando mapas o nombres de ciudades, se puede seleccionar UTC indirectamente seleccionando ciudades como Accra en Ghana o Reykjavík en Islandia , ya que siempre están en UTC y actualmente no usan el horario de verano ( lo que hacen Greenwich y Londres , por lo que podría ser una fuente de error).

Horario de verano

UTC no cambia con un cambio de estaciones, pero la hora local o la hora civil pueden cambiar si una jurisdicción de zona horaria observa el horario de verano (horario de verano). Por ejemplo, la hora local en la costa este de los Estados Unidos está cinco horas por detrás de UTC durante el invierno, pero cuatro horas por detrás mientras se observa el horario de verano allí.

Historia

En 1928, la Unión Astronómica Internacional introdujo el término Tiempo Universal (UT) para referirse a GMT, con el día comenzando a la medianoche. Hasta la década de 1950, las señales horarias de transmisión se basaban en UT y, por lo tanto, en la rotación de la Tierra.

En 1955 se inventó el reloj atómico de cesio . Esto proporcionó una forma de cronometraje que era más estable y más conveniente que las observaciones astronómicas. En 1956, la Oficina  Nacional de Normas de EE. UU. y el Observatorio Naval de EE. UU. comenzaron a desarrollar escalas de tiempo de frecuencia atómica; en 1959, estas escalas de tiempo se utilizaron para generar las señales de tiempo WWV , llamadas así por la estación de radio de onda corta que las transmite. En 1960, el Observatorio Naval de EE. UU., el Observatorio Real de Greenwich y el Laboratorio Nacional de Física del Reino Unido coordinaron sus transmisiones de radio para coordinar los cambios de frecuencia y los intervalos de tiempo, y la escala de tiempo resultante se denominó informalmente "Tiempo Universal Coordinado".

En una decisión controvertida, la frecuencia de las señales se fijó inicialmente para que coincidiera con la velocidad de UT, pero luego se mantuvo en la misma frecuencia mediante el uso de relojes atómicos y se permitió deliberadamente alejarse de UT. Cuando la divergencia creció significativamente, la señal se desfasó (escalonó) 20 ms para volver a estar de acuerdo con UT. Veintinueve pasos de este tipo se utilizaron antes de 1960.

En 1958, se publicaron datos que relacionaban la frecuencia para la transición del cesio , recién establecida, con el segundo de efemérides . El segundo de efemérides es una unidad en el sistema de tiempo que, cuando se usa como variable independiente en las leyes de movimiento que gobiernan el movimiento de los planetas y lunas en el sistema solar, permite que las leyes de movimiento predigan con precisión las posiciones observadas de cuerpos del sistema solar. Dentro de los límites de precisión observable, los segundos de efemérides tienen una longitud constante, al igual que los segundos atómicos. Esta publicación permitió elegir un valor para la longitud del segundo atómico que estaría de acuerdo con las leyes celestiales del movimiento.

En 1961, el Bureau International de l'Heure comenzó a coordinar el proceso UTC a nivel internacional (pero la Unión Astronómica Internacional no adoptó formalmente el nombre de Tiempo Universal Coordinado hasta 1967). A partir de entonces, hubo pasos de tiempo cada pocos meses y cambios de frecuencia al final de cada año. Los saltos aumentaron de tamaño a 0,1 segundos. Este UTC estaba destinado a permitir una aproximación muy cercana a UT2.

En 1967, el segundo SI se redefinió en términos de la frecuencia suministrada por un reloj atómico de cesio. La duración del segundo así definido era prácticamente igual al segundo del tiempo de las efemérides. Esta era la frecuencia que se había utilizado provisionalmente en TAI desde 1958. Pronto se reconoció que tener dos tipos de segundos con diferentes longitudes, a saber, el segundo UTC y el segundo SI utilizados en TAI, era una mala idea. Se pensó que era mejor que las señales de tiempo mantuvieran una frecuencia constante, y que esta frecuencia debería coincidir con el segundo SI. Por lo tanto, sería necesario confiar únicamente en los pasos de tiempo para mantener la aproximación de UT. Esto se probó experimentalmente en un servicio conocido como "Tiempo atómico escalonado" (SAT), que marcaba la misma velocidad que TAI y usaba saltos de 0,2 segundos para permanecer sincronizado con UT2.

También hubo descontento con los frecuentes saltos en UTC (y SAT). En 1968, Louis Essen , el inventor del reloj atómico de cesio, y G. M. R. Winkler propusieron de forma independiente que los pasos deberían ser de solo 1 segundo. Este sistema finalmente fue aprobado, junto con la idea de mantener el segundo UTC igual al segundo TAI. A fines de 1971, hubo un salto irregular final de exactamente 0,107758 TAI segundos, lo que hace que el total de todos los pequeños pasos de tiempo y cambios de frecuencia en UTC o TAI durante 1958-1971 sean exactamente diez segundos, de modo que el 1 de enero de 1972 a las 00:00 :00 UTC fue el 1 de enero de 1972 00:00:10 TAI exactamente, y un número entero de segundos después. Al mismo tiempo, la tasa de tic de UTC se cambió para que coincida exactamente con TAI. UTC también comenzó a rastrear UT1 en lugar de UT2. Algunas señales horarias comenzaron a transmitir la corrección DUT1 (UT1 - UTC) para aplicaciones que requieren una aproximación más cercana a UT1 que la UTC que ahora se proporciona.

Número actual de segundos bisiestos

El primer segundo intercalar ocurrió el 30 de junio de 1972. Desde entonces, los segundos intercalares han ocurrido en promedio una vez cada 19 meses, siempre el 30 de junio o el 31 de diciembre. Hasta julio de 2022, ha habido 27 segundos bisiestos en total, todos positivos, lo que coloca a UTC 37 segundos por detrás de TAI.

Razón fundamental

Gráfico que muestra la diferencia DUT1 entre UT1 y UTC (en segundos). Los segmentos verticales corresponden a segundos bisiestos.

La velocidad de rotación de la Tierra está disminuyendo muy lentamente debido a la desaceleración de las mareas ; esto aumenta la duración del día solar medio . La longitud del segundo SI se calibró sobre la base del segundo del tiempo de las efemérides y ahora se puede ver que tiene una relación con el día solar medio observado entre 1750 y 1892, analizado por Simon Newcomb . Como resultado, el segundo SI está cerca de1/86400de un día solar medio a mediados del siglo XIX. En siglos anteriores, el día solar medio era más corto que 86 400 SI segundos, y en siglos más recientes es más largo que 86 400 segundos. Cerca del final del siglo XX, la duración del día solar medio (también conocido simplemente como "duración del día" o "LOD") era de aproximadamente 86.400,0013 s. Por esta razón, UT ahora es "más lento" que TAI por la diferencia (o LOD "en exceso") de 1,3 ms/día.

El exceso del LOD sobre los 86.400 s nominales se acumula con el tiempo, provocando que el día UTC, inicialmente sincronizado con el sol medio, se desincronice y se adelante. Cerca del final del siglo XX, con el LOD a 1,3 ms por encima del valor nominal, UTC corrió más rápido que UT en 1,3 ms por día, adelantándose un segundo aproximadamente cada 800 días. Así, se insertaron segundos bisiestos en aproximadamente este intervalo, retrasando el UTC para mantenerlo sincronizado a largo plazo. El período de rotación real varía en función de factores impredecibles, como el movimiento tectónico, y debe observarse, en lugar de calcularse.

Así como agregar un día bisiesto cada cuatro años no significa que el año se alarga un día cada cuatro años, la inserción de un segundo bisiesto cada 800 días no indica que el día solar medio se alarga un segundo cada 800 días. . Un día solar medio tardará unos 50.000 años en alargarse un segundo (a una velocidad de 2 ms por siglo). Esta tasa fluctúa dentro del rango de 1,7 a 2,3 ms/cy. Si bien la tasa debida únicamente a la fricción de las mareas es de aproximadamente 2,3 ms/cy, el levantamiento de Canadá y Escandinavia en varios metros desde la última glaciación ha reducido temporalmente esta tasa a 1,7 ms/cy durante los últimos 2.700 años. Entonces, la razón correcta de los segundos intercalares no es la diferencia actual entre el LOD real y el nominal, sino la acumulación de esta diferencia durante un período de tiempo: cerca del final del siglo XX, esta diferencia era de aproximadamente1/800de un segundo por día; por lo tanto, después de unos 800 días, se acumuló a 1 segundo (y luego se agregó un segundo bisiesto).

En el gráfico de DUT1 anterior, el exceso de LOD por encima de los 86 400 s nominales corresponde a la pendiente descendente del gráfico entre segmentos verticales. (La pendiente se volvió menos profunda en las décadas de 1980, 2000 y finales de 2010 a 2020 debido a las ligeras aceleraciones de la rotación de la Tierra que acortaron temporalmente el día). La posición vertical en el gráfico corresponde a la acumulación de esta diferencia a lo largo del tiempo, y los segmentos verticales corresponden a salto segundos introducidos para igualar esta diferencia acumulada. Los segundos bisiestos están cronometrados para mantener el DUT1 dentro del rango vertical representado por el gráfico adyacente. La frecuencia de los segundos bisiestos corresponde, por tanto, a la pendiente de los segmentos diagonales del gráfico y, por tanto, al exceso de LOD. Los períodos de tiempo en los que la pendiente invierte la dirección (pendientes hacia arriba, no los segmentos verticales) son tiempos en los que el LOD en exceso es negativo, es decir, cuando el LOD está por debajo de 86.400 s.

Futuro

A medida que la rotación de la Tierra continúa desacelerándose, se requerirán segundos bisiestos positivos con mayor frecuencia. La tasa de cambio a largo plazo de LOD es de aproximadamente +1,7 ms por siglo. A finales del siglo XXI, el LOD será de aproximadamente 86.400,004 s, lo que requerirá segundos intercalares cada 250 días. Durante varios siglos, la frecuencia de los segundos bisiestos se volverá problemática. Se observó un cambio en la tendencia de los valores UT1 - UTC a partir de junio de 2019, donde la tendencia en cambio fue negativa (con segundos bisiestos para mantener la diferencia entre UT1 y UTC en menos de 0,9 segundos. La rotación de la tierra se ha acelerado, provocando que esta diferencia Si la tendencia continúa, es posible que se requiera un segundo bisiesto negativo que no se haya utilizado antes y que no se necesite hasta 2025.

En algún momento del siglo XXII, se requerirán dos segundos intercalares cada año. El uso actual de solo las oportunidades de segundos intercalares en junio y diciembre será insuficiente para mantener una diferencia de menos de 1 segundo, y podría decidirse introducir segundos intercalares en marzo y septiembre. En el siglo 25, se proyecta que se requerirán cuatro segundos intercalares cada año, por lo que las opciones trimestrales actuales serían insuficientes.

En abril de 2001, Rob Seaman del Observatorio Nacional de Astronomía Óptica propuso que se permitiera agregar segundos bisiestos mensualmente en lugar de dos veces al año.

Hay una propuesta para redefinir UTC y abolir los segundos bisiestos, de modo que los relojes de sol se desincronicen cada vez más lentamente con respecto a la hora civil. El cambio gradual resultante de los movimientos del sol en relación con el tiempo civil es análogo al cambio de las estaciones en relación con el calendario anual que resulta de que el año calendario no coincida con precisión con la duración del año tropical . Este sería un cambio práctico en el cronometraje civil, pero entraría en vigor lentamente durante varios siglos. UTC (y TAI) estarían cada vez más por delante de UT; coincidiría con la hora media local a lo largo de un meridiano que se desplaza lentamente hacia el este (llegando a París y más allá). Así, el sistema de tiempo perdería su conexión fija con las coordenadas geográficas basadas en el meridiano IERS . Suponiendo que no haya eventos importantes que afecten a la civilización en los próximos siglos, la diferencia entre UTC y UT podría alcanzar las 0,5 horas después del año 2600 y las 6,5 horas alrededor del 4600.

La Comisión de Estudio 7 y el Grupo de Trabajo 7A del UIT-R no pudieron llegar a un consenso sobre si avanzar la propuesta a la Asamblea de Radiocomunicaciones de 2012; el presidente de la Comisión de Estudio 7 eligió adelantar la cuestión a la Asamblea de Radiocomunicaciones de 2012 (20 de enero de 2012), pero la UIT pospuso la consideración de la propuesta hasta la Conferencia Mundial de Radio de 2015. Esta conferencia, a su vez, consideró la cuestión, pero no se llegó a una decisión permanente; solo optó por participar en más estudios con el objetivo de reconsiderar en 2023.

Se han hecho propuestas para abolir las zonas horarias y hacer del Tiempo Universal Coordinado la hora local en todo el mundo.

Ver también

Referencias

Citas

Fuentes generales y citadas

enlaces externos