Horário do Relógio x Horário Solar

Horário do relógio

O relógio é uma das maiores invenções da humanidade. Porém o horário calculado por ele não corresponde ao horário real, ou seja, aquele horário definido pela posição do Sol em determinada localidade e momento.

O horário do relógio, conhecido como horário civil, é calculado com base nos fusos horários. Estes foram inventados a partir de uma abstração, ou seja, surgiram através de uma operação intelectual em que o cálculo do tempo foi isolado, parcialmente, de fatores que naturalmente se relacionam a ele. Entre esses fatores, podemos destacar a excentricidade da órbita terrestre e a inclinação do eixo de rotação da Terra em relação ao plano da eclíptica[1]. Assim, para o cálculo do horário civil, considera-se que a órbita terrestre é um círculo perfeito e que todos os dias têm sempre 24h, ou seja, admite-se um “Sol fictício” que sempre se move paralelamente ao Equador Celeste[2] e mantém velocidade constante ao longo do ano.

Em 1878, o engenheiro e inventor escocês-canadense Sir Sandford Fleming propôs a criação de um sistema internacional de fusos horários. Para tanto, com base em generalizações e arredondamentos, adotou-se a seguinte lógica: em seu movimento de rotação, a Terra gira 360º em 24h; se dividirmos 360º por 24h, teremos 15º, o que equivale a 1h (ou 60 minutos). Logo, se dividirmos 60 min por 15º, teremos que 4min equivalem a 1º.

Dessa maneira, foram definidas as 24 faixas que representam os fusos de uma hora, tendo cada faixa o tamanho de 15º ou 1668,9 km (na Linha do Equador). Em 1884, o meridiano escolhido como aquele que serviria como base para a medição de todos os outros foi aquele que passa por Greenwich, um distrito no bairro de mesmo nome, na Região de Londres, na Inglaterra. O meridiano de Greenwich passou a corresponder a 0º e é o meridiano central de um fuso horário que vai de 7º30’ L a 7º30’ O.

[1] Plano da órbita da Terra ao redor do Sol. A eclíptica é a projeção, sobre a esfera celeste, da trajetória aparente do Sol no céu.

[2] Projeção da Linha do Equador na esfera celeste.

Como o movimento de rotação é de oeste para leste, os fusos localizados a oeste apresentam horário atrasado em relação ao horário de Greenwich — GMT (sigla do inglês Greenwich Mean Time) —, ocorrendo o contrário com os fusos localizados a leste.

Juiz de Fora está a 43º 20’ 40’’ a oeste de Greenwich, logo, nosso meridiano central é o de 45º O. O meridiano central de nosso fuso horário é o terceiro a oeste de Greenwich, como mostrado no esquema. Isso significa que nosso horário oficial está 3 horas atrás em relação ao GMT.

Como nossa cidade não está exatamente no meridiano 45º, é possível executar uma correção de longitude, a fim de aproximar mais o horário do relógio da realidade local. Juiz de Fora está próxima ao meridiano 43º, assim, estamos a aproximadamente 2º mais a leste que o meridiano central de nosso fuso. Se 1º equivale a 4min, podemos admitir que, em relação a Greenwich, estamos menos atrasados, aproximadamente 8 minutos. Logo, quando o relógio marca 12h no fuso 45º, em Juiz de Fora, o horário mais condizente com a sua localização seria 12h 08 min.

Essa diferença é relativamente pequena e não percebemos, no nosso cotidiano, tal distorção. Porém, nos meridianos limite de um fuso, essa diferença chega a 30 minutos para mais ou para menos.

Em cidades que estão no mesmo fuso que Juiz de Fora, como Uruguaiana, localizada a 57º 02′ 18″ de longitude Oeste, essa diferença chega a 48 minutos. Logo, Uruguaiana está, na verdade, 48 minutos mais atrasada em relação a Greenwich. Inclusive, essa cidade não deveria compartilhar o fuso horário 45º conosco, uma vez que o nosso meridiano limite a oeste é 52º 30’. A adoção do fuso 45º para o estado do Rio Grande do Sul atende a interesses econômicos e administrativos, uma vez que é o fuso horário de Brasília.

O Uruguai e a Argentina adotam, também, o fuso do meridiano 45º, atendendo aos mesmos interesses econômicos e administrativos, bem como à intenção de ampliar a integração regional. Na Argentina, a cidade de Mendoza localiza-se a 68° 49′ 0″ O, e, portanto, sua distorção em relação ao meridiano 45º chega a 92 minutos. Essa cidade argentina está, portanto, 1h 32 minutos mais atrasada em relação a Greenwich do que nós. Na imagem a seguir, observe que as fronteiras da Argentina e do Uruguai não atendem ao fuso correspondente.

No dia 19 de outubro de 2022, consta oficialmente que amanheceu no fuso horário 45º às 05h 42 min, porém, em verdade, Uruguaiana e Mendoza viram o Sol aparecer no horizonte muito mais tarde. O mesmo acontece no poente: enquanto em Juiz de Fora, às 18h, já estava anoitecendo, nessas cidades, nesse mesmo horário, o Sol permanecia no céu a brilhar.

Horário solar (ou verdadeiro)

O horário solar apresenta distorções, passando, ao longo dos dias, por momentos de atraso ou de adiantamento em relação ao horário do relógio (ou civil). Isso porque a posição do Sol no céu não é determinada apenas pelo giro da Terra em torno de si, mas também pela posição do planeta em relação ao Sol ao longo do ano. Concomitantemente, a inclinação do eixo terrestre em relação ao plano da eclíptica (ligado ao movimento de rotação) e a excentricidade da órbita em torno do Sol (ligado ao movimento de translação) contribuem para que o tempo solar não progrida de maneira uniforme.

A explicação a seguir aponta como a interação entre esses dois movimentos e a interação deles com a inclinação do eixo de rotação da Terra causam a diferença verificada entre a hora marcada pelo relógio de Sol e o relógio mecânico.

1º – Como demostram as leis de Kepler[1], a velocidade do planeta durante seu movimento de translação não é constante, variando em função da sua distância em relação ao Sol. Aproximando-se do Sol, a caminho do periélio[2], o planeta ganha velocidade. Afastando-se do Sol, a caminho do afélio[3], o efeito é oposto, o planeta perde velocidade.

2º – Por causa da inclinação do eixo da Terra, o movimento aparente do Sol no céu bem como a própria velocidade desse movimento variam ao longo do ano. Perto dos equinócios,[4] o Sol parece mover-se mais lentamente, mas, perto dos solstícios,[5] esse movimento é mais acelerado. Na primavera e no outono, ou seja, perto dos equinócios, a hora do relógio está adiantada em relação à hora solar local. Pelo contrário, no verão e no inverno, isso é, perto dos solstícios, está atrasada.

A relação entre o movimento de translação e a inclinação do eixo faz com que o planeta tenha que rodar em torno de si mesmo alguns graus a mais para completar um dia solar, isto é, o período entre o nascer e o pôr do Sol no horizonte. Acontece que a Terra muda de posição constantemente e avança alguns milhares de quilômetros por dia em sua órbita. No final das contas, a soma desses graus a mais de giro fazem com que, na prática, o planeta dê 366 voltas em torno de si para que o Sol nasça e se ponha 365 vezes, o que correspondente a um ano.

Só é possível essa volta extra porque cada dia real é mais curto do que o considerado pelo relógio, exatamente 1/366 menor. Assim, o período de rotação da Terra em torno do seu eixo não é 24h, mas sim 23h 56min 4s.

Para concluir, depois de termos entendido o porquê de o horário solar e o horário do relógio apresentarem distorções entre si, podemos pensar em ajustar essas duas medidas. A equação do tempo (e) serve justamente para isso. Ela expressa a diferença entre a hora solar verdadeira e a hora civil, calculada pelo relógio ao longo do ano, e pode ser expressa no gráfico abaixo. Para cada dia do ano, devemos acrescentar ou diminuir determinados minutos para ajustar o horário solar ao horário do relógio.

[3] São as três leis do movimento planetário definidas por Johannes Kepler (1571 – 1630), um matemático e astrônomo alemão.

[4] Ponto da órbita em que um planeta ou um corpo menor do Sistema Solar está mais próximo do Sol.

[5] Ponto da órbita em que um planeta ou um corpo menor do Sistema Solar está mais afastado do Sol.

[6] Instante em que o Sol, em sua órbita aparente, cruza o Equador Celeste. Ocorre duas vezes por ano, marca o início da primavera e do outono.

[7] Momento em que o Sol, durante seu movimento aparente na esfera celeste, atinge a maior declinação em latitude, medida a partir da Linha do Equador. Ocorre duas vezes por ano: marca o início do inverno e do verão.

Atividade da Semana do Conhecimento – 8º e 9º anos/Ensino Fundamental II – 29/10/2022

Prof. Henrique Lage Chaves