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Tempo Atômico Internacional

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 Nota: "TAI" redireciona para este artigo. Para outros significados, veja Tai.

O Tempo Atômico Internacional, abreviado como TAI a partir do nome francês temps atomique international,[1] é um padrão de tempo atômico de alta precisão, expresso como tempo de coordenada e baseado na passagem idealizada do tempo próprio no geoide da Terra.[2] O TAI é uma média ponderada do tempo medido por mais de 450 relógios atômicos em mais de 80 laboratórios nacionais ao redor do mundo.[3] É uma escala de tempo contínua, sem segundos intercalares, e a principal realização do Tempo Terrestre, com uma diferença fixa de época. É a base do Tempo Universal Coordenado, ou UTC, usado para a marcação do tempo civil em toda a superfície terrestre e que incorpora segundos intercalares.

O UTC difere do TAI por um número inteiro de segundos. Em 15 de julho de 2026, o UTC estava exatamente 37 segundos atrasado em relação ao TAI.[4] Essa diferença vigora desde 1 de janeiro de 2017, às 00:00:00 UTC, imediatamente após a introdução do segundo intercalar mais recente.[5] Os 37 segundos resultam da diferença inicial de 10 segundos no começo de 1972, somada aos 27 segundos intercalares introduzidos no UTC desde 1972. Em 2022, a Conferência Geral de Pesos e Medidas decidiu abandonar o segundo intercalar até 2035. A partir dessa mudança, a diferença entre o TAI e o UTC permanecerá fixa.[6]

O TAI pode ser expresso pelas formas tradicionais de contagem dos dias, herdadas de padrões de tempo não uniformes baseados na rotação da Terra. Para isso, usam-se a data juliana e o calendário gregoriano. Expresso dessa maneira, o TAI foi sincronizado com o Tempo Universal no início de 1958. Desde então, as duas escalas se afastaram, sobretudo devido à desaceleração da rotação terrestre.

Funcionamento

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O TAI é uma média ponderada do tempo medido por mais de 450 relógios atômicos em mais de 80 laboratórios nacionais ao redor do mundo.[3] A maioria desses relógios é de césio. A definição do segundo no Sistema Internacional de Unidades, ou SI, baseia-se no césio.[7] Os relógios são comparados por meio de sinais de GPS e da transferência bidirecional de tempo e frequência por satélite.[8] O cálculo da média dos sinais torna o TAI uma ordem de magnitude mais estável que o melhor relógio que o compõe.

Cada instituição participante transmite, em tempo real, um sinal de frequência com códigos de tempo que expressam sua estimativa do TAI. Esses códigos costumam ser divulgados na forma de UTC, que difere do TAI por um número inteiro de segundos bem determinado. Essas escalas recebem designações como UTC(NPL) quando expressas em UTC. Nesse exemplo, NPL designa o Laboratório Nacional de Física, do Reino Unido. A forma correspondente em TAI pode ser chamada de TAI(NPL). Essa designação não deve ser confundida com TA(NPL), que corresponde a uma escala de tempo atômico independente, sem sincronização com o TAI ou com qualquer outra referência.

Os relógios de diferentes instituições são comparados regularmente entre si. O Escritório Internacional de Pesos e Medidas, ou BIPM, na França, reúne essas medições para calcular retrospectivamente a média ponderada que produz a escala de tempo mais estável possível.[3] Essa escala combinada é publicada mensalmente na "Circular T"[9] e constitui o TAI canônico. Ela é apresentada em tabelas com as diferenças UTC − UTC(k), iguais a TAI − TAI(k), para cada instituição participante k. A mesma circular também traz tabelas de TAI − TA(k) para as escalas de tempo atômico não sincronizadas.

Erros de publicação podem ser corrigidos com uma revisão da Circular T em questão ou com erratas em uma edição seguinte. Fora dessas situações, a escala TAI não é revista depois de publicada na Circular T. Uma análise posterior pode encontrar erros no TAI e produzir estimativas melhores da verdadeira escala de tempo próprio. Como as circulares publicadas são definitivas, essas estimativas não geram outra versão do TAI. Elas constituem uma realização mais precisa do Tempo Terrestre, ou TT.

História

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As primeiras escalas de tempo atômico usavam relógios de quartzo cujas frequências eram calibradas por um único relógio atômico, que não funcionava continuamente. Os serviços de marcação do tempo atômico começaram de forma experimental em 1955, com o primeiro relógio atômico de césio do Laboratório Nacional de Física, ou NPL, no Reino Unido. Ele foi usado para calibrar os relógios de quartzo do Observatório Real de Greenwich e estabelecer uma escala de tempo chamada Greenwich Atomic, ou GA. O Observatório Naval dos Estados Unidos iniciou a escala A.1 em 13 de setembro de 1956, com um relógio atômico comercial Atomichron. Em 9 de outubro de 1957, o National Bureau of Standards, em Boulder, no Colorado, iniciou a escala NBS-A.[10]

O Escritório Internacional da Hora, ou BIH, iniciou uma escala de tempo chamada Tm ou AM em julho de 1955. Ela usava relógios locais de césio e comparações com relógios distantes por meio da fase de sinais de rádio de frequência muito baixa, ou VLF. A escala do BIH, a A.1 e a NBS-A foram definidas com uma época no início de 1958.[nota 1] Os procedimentos do BIH foram modificados, assim como o nome da escala, que passou a ser A3 em 1964[12] e TA(BIH) em 1969.[13]

Em 1967, o segundo do SI foi definido a partir do átomo de césio. Entre 1971 e 1975, a Conferência Geral de Pesos e Medidas e o Comitê Internacional de Pesos e Medidas tomaram as decisões que deram à escala de tempo do BIPM o nome de Tempo Atômico Internacional, ou TAI.[14]

Na década de 1970, constatou-se que os relógios usados no TAI avançavam em ritmos diferentes devido à dilatação gravitacional do tempo. A escala combinada correspondia, assim, a uma média das altitudes desses relógios. A partir da data juliana 2.443.144,5, correspondente a 1 de janeiro de 1977, às 00:00:00 TAI, foram aplicadas correções às leituras de todos os relógios participantes para que o TAI correspondesse ao tempo próprio no geoide, ou nível médio do mar. Como os relógios estavam, em média, bem acima do nível do mar, o ritmo do TAI diminuiu cerca de uma parte em um trilhão. A escala anterior, sem correções, é publicada com o nome EAL, do francês Échelle Atomique Libre, que significa "Escala Atômica Livre".[15]

O instante em que a correção gravitacional começou a ser aplicada é a época do Tempo Coordenado Baricêntrico, ou TCB, do Tempo Coordenado Geocêntrico, ou TCG, e do Tempo Terrestre, ou TT. Essas são três escalas de tempo fundamentais no Sistema Solar.[16] As três foram definidas para indicar a data juliana 2.443.144,5003725, correspondente a 1 de janeiro de 1977, às 00:00:32,184, exatamente naquele instante.[nota 2] A partir daí, o TAI passou a ser uma realização do TT, com a equação TT(TAI) = TAI + 32,184 s.[17]

A continuidade do TAI foi questionada em uma carta de 2007 do BIPM à UIT-R, que afirmava: "Caso o UTC seja redefinido sem segundos intercalares, o CCTF consideraria discutir a possibilidade de suprimir o TAI, pois ele permaneceria paralelo ao UTC contínuo."[18]

Relação com o UTC

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O UTC, ao contrário do TAI, é uma escala de tempo descontínua. Ele é ajustado ocasionalmente por segundos intercalares. Entre esses ajustes, a escala é formada por segmentos que correspondem ao tempo atômico com uma diferença constante. Desde sua criação, em 1961, até dezembro de 1971, os ajustes eram feitos regularmente em frações de segundo para aproximar o UTC do UT2. Depois, passaram a ser feitos apenas em segundos inteiros para aproximá-lo do UT1. Esse compromisso permitiu a transmissão pública de uma escala de tempo. Os ajustes menos frequentes e em segundos inteiros tornaram a escala mais estável e facilitaram sua sincronização internacional. Como o UTC se mantém próximo do UT1, sua transmissão pública também atende às atividades que precisam de uma referência de Tempo Universal, como a navegação.[19]

Ver também

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Notas

  1. ↑ As escalas foram ajustadas para indicar a data juliana 2.436.204,5, correspondente a 1 de janeiro de 1958, às 00:00:00, no instante correspondente em UT2. Cada observatório, porém, usou seu próprio valor de UT2.[11]
  2. ↑ A diferença de 32,184 segundos mantém a continuidade com o antigo tempo de efemérides.

Referências

Notas de rodapé

  1. ↑ UIT, 2013, verbete "International Atomic Time (TAI)".
  2. ↑ Guinot, B. (1986). «Is the International Atomic Time TAI a coordinate time or a proper time?». Celestial Mechanics (em inglês). 38 (2): 155–161. Bibcode:1986CeMec..38..155G. doi:10.1007/BF01230427
  3. 1 2 3 BIPM Annual Report on Time Activities (PDF) (em inglês). 15. [S.l.]: International Bureau of Weights and Measures. 2020. p. 9. ISBN 978-92-822-2280-5. ISSN 1994-9405. Consultado em 16 de junho de 2022. Cópia arquivada (PDF) em 14 de agosto de 2021
  4. ↑ Bizouard, Christian (6 de janeiro de 2026). «Bulletin C 71» (em inglês). Paris: IERS. Consultado em 25 de janeiro de 2026
  5. ↑ Bizouard, Christian (6 de julho de 2016). «Bulletin C 52» (em inglês). Paris: IERS. Consultado em 31 de dezembro de 2016. Cópia arquivada em 13 de agosto de 2017
  6. ↑ Agence France-Presse (18 de novembro de 2022). «Do not adjust your clock: scientists call time on the leap second». The Guardian (em inglês). ISSN 0261-3077. Consultado em 23 de outubro de 2024
  7. ↑ McCarthy e Seidelmann, 2009, pp. 207, 214.
  8. ↑ «Explanatory Supplement of BIPM Circular T» (PDF) (em inglês). Escritório Internacional de Pesos e Medidas. 12 de julho de 2021. Consultado em 16 de junho de 2022. Cópia arquivada (PDF) em 9 de outubro de 2022
  9. ↑ «Circular T» (em inglês). Escritório Internacional de Pesos e Medidas. Consultado em 16 de junho de 2022
  10. ↑ McCarthy e Seidelmann, 2009, pp. 199–200.
  11. ↑ Guinot, 2000, p. 181.
  12. ↑ Allen, Steve. «The epoch of TAI is 1961-01-01T20:00:00 UT2» (em inglês). UCO/Lick Observatory. Consultado em 21 de janeiro de 2019. Cópia arquivada em 10 de outubro de 2021. Em 1964, o BIH já havia percebido que alguns cronômetros atômicos eram muito melhores que outros e construiu a A3 com base nos três melhores.
  13. ↑ McCarthy e Seidelmann, 2009, pp. 200–201.
  14. ↑ McCarthy e Seidelmann, 2009, pp. 203–204.
  15. ↑ McCarthy e Seidelmann, 2009, p. 215.
  16. ↑ Brumberg, V. A.; Kopeikin, S. M. (março de 1990). «Relativistic time scales in the solar system». Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy (em inglês). 48 (1): 23–44. Bibcode:1990CeMDA..48...23B. ISSN 0923-2958. doi:10.1007/BF00050674
  17. ↑ McCarthy e Seidelmann, 2009, pp. 218–219.
  18. ↑ «CCTF 09-27» (PDF) (em inglês). International Bureau of Weights and Measures. 3 de setembro de 2007. Consultado em 24 de setembro de 2018. Arquivado do original (PDF) em 16 de março de 2012
  19. ↑ McCarthy e Seidelmann, 2009, pp. 227–229.

Bibliografia

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Ligações externas

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