CURIOSIDADES DA FÍSICA
José Maria Filardo Bassalo
www.bassalo.com.br

 Revisitando o Sistema MKS/SI: Segundo (s).

 

No verbete anterior, vimos a evolução da definição do metro. Neste, estudaremos a evolução da definição de segundo. E, para isso, usaremos as mesmas referências que usamos no verbete anterior. Como vimos em verbete desta série, medir o tempo sempre foi uma preocupação do Homem desde os tempos mais remotos. Razões óbvias levaram o Homem a escolher o “movimento” do Sol em sua caminhada do “nascente” para o “poente” como a maneira de se orientar no tempo. Assim, por volta de 4.000 a.C., foram inventados os chamados gnômons (relógios de Sol) constituídos, basicamente, de uma haste (gnômon, em grego) fincada, na vertical, em pedra ou madeira e, sua sombra, indicava o período do dia. Porém, esses relógios só funcionavam de dia. Em vista disso, por volta de 1.400 a.C., os egípcios inventaram os relógios de água que eram, basicamente, recipientes em forma de balde com um furo no fundo por onde a água escoava. Escalas uniformes de tempo eram marcadas no interior do balde, uma para cada mês, por causa da variação das noites e, também, devido às estações do ano. Além dessa orientação, o Homem necessitava de certa unidade para medir o tempo. Assim, os egípcios, por exemplo, diziam que o dia era composto de 24 horas, sendo que a metade era contada, invariavelmente, do nascer ao por do Sol; a outra metade seria a noite.

                   A rotação média da Terra em torno de seu eixo, enquanto ela gira em torno do Sol, também foi usada como medida do tempo e foi denominada de dia solar médio (dsm). Ora, como o dsm tem 24 horas, cada hora tem 60 minutos e cada minuto tem 60 segundos, então, a Terra leva 86.400 s para girar em torno de seu eixo e, desse modo, o segundo foi definido como 1/86.400 do dia solar médio (dsm) e, portanto, temos: 1 s = 1/86.400 dsm. Porém, como o dsm não é preciso, uma vez que o eixo da Terra não leva exatamente 24 horas girando em torno do Sol, em 1956, o Comitê Internacional sobre Pesos e Medidas (CIPM) apresentou a seguinte definição: - O segundo corresponde a 1/31.556.925,9747 do comprimento do ano tropical (sazonal) de 1900. Essa definição foi ratificada pela 11a. Conferência Geral de Pesos e Medidas (CGPM), realizada em Paris, em 1960.

                   Transições atômicas foram, pela primeira vez, usadas para medir o tempo, em 1949 (NBS Technology News Bulletin 33, p. 17; Electronic Engineering 68, p. 251), quando H. Lyons, do National Institute for Standard and Technology (NIST), nos Estados Unidos da América, usou a absorção da linha da amônia (NH3) para controlar a frequência de um oscilador com a precisão de uma parte em 20 milhões. Por sua vez, em 1955 (Nature 176, p. 280), L. Essen e J. V. L. Parry, do National Physical Laboratório (NPL), na Inglaterra, construíram o primeiro relógio atômico de césio (Cs), que foi descrito por eles, em 1957 (Philosophical Transactions of the Royal Society of London A250, p. 45). Como o Cs vibra com uma frequência de 9.192.631.770 Hz -, em 1964, por ocasião da 12a. CGPM foi apresentada a seguinte definição: - O segundo (s) é a duração de 9.192.631.770 períodos da radiação da transição entre dois níveis hiperfinos (F=3, mF = 0 → F=4, mF = 0; mF = subnível Zeeman) do estado fundamental (6S1/2) do átomo de césio-133 (55Cs133). Note que esse valor foi considerado como a única definição de segundo na 13a. CGPM, em 1967. [Mushtaq Ahmed, Daniel V. Magalhães, Aida Bebeachibuli, Stella T. Müller, Renato F. Alves, Tiago A. Ortega, John Weiner e Vanderlei Salvador Bagnato, The Brazilian time and frequency atomic standards program (Anais da Academia Brasileira de Ciências, 80, p. 217, 2008); Orlando Moura, A Medida do Tempo e sua Evolução. IN: Francisco Caruso (Editor), Diálogos Sobre o Tempo (Maluhy&Co./Fundação Minerva/Academia Paraense de Ciências, 2010)]