Medición del Tiempo

Desde hace unos 3500 años existen instrumentos que miden el paso del tiempo. Los primeros fueron probablemente los relojes de sol, que utilizan el movimiento de la sombra de un vástago para señalar el paso del tiempo. Otras primitivas formas de reloj emplearon el cambio de nivel del agua o la arena que cae de un depósito. Esos relojes tienen numerosas desventajas y una aplicabilidad limitada, pero los relojes mecánicos no hicieron su aparición en Europa hasta fines del siglo XVIII. Aquellos relojes -basados probablemente en otros chinos- utilizaban pesas o muelles para funcionar, pero, como el mecanismo entero tomara parte en el proceso de medir el tiempo, su exactitud era muy escasa, y había que corregirlos con frecuencia contrastándolos con las seguras indicaciones de los relojes de sol.

No hubo realmente relojes de confianza hasta mediados del siglo XVII, con la invención del péndulo por el científico holandés Christiaan Huygens. En su sistema, el péndulo que marcaba el tiempo estaba separado del resto del reloj, por un mecanismo que le proporcionaba la energía suficiente para vencer la resistencia del aire y de otros elementos.

Un siglo más tarde, la necesidad de disponer de una medida de tiempo precisa, que permitiera a los barcos una navegación exacta, llevó al invento (por el relojero británico John Harrison) de un cronómetro con un nivel de error inferior a un segundo a la semana.

El acabado de los cronómetros mecánicos aumentó gradualmente su precisión, pero hubo de llegar el siglo XX con los relojes basados en procesos físicos naturales para que se produjese una revolución impresionante en cuanto a precisión. El más conocido de esos relojes es el de cuarzo, basado en el hecho de que los cristales de cuarzo muestran el efecto piezoeléctrico: vibran con una frecuencia es pecífica al ser sometidos a un campo eléctrico resonante alternativo. Esos relojes tienen márgenes de precisión de no más de un segundo al año con un tamaño tan pequeño como el que exigen los pequeños relojes de pulsera.

El otro tipo principal de reloj natural –el reloj atómico- es el más preciso de los relojes modernos. Al ocurrir ciertos cambios dentro de los átomos de algunos elementos, como el cesio, se emite radiación de una frecuencia específica. Como frecuencia es el número de oscilaciones por unidad de tiempo, es posible definir el segundo como el número de oscilaciones de un tipo particular de radiación. Hoy día se define el segundo como la duración de 9 192 631 770 oscilaciones de una radiación específica emitida por un átomo de cesio 133. El reloj de cesio es en extremo preciso: al nivel de una cienbillonésima, o sea un segundo en tres millones de años.

Es posible conseguir una precisión aún mayor utilizando un máser de hidrógeno, pero este dispositivo presenta menos consistencia que el reloj de cesio y, por lo mismo, no se presta tanto para definir un segundo estándar.

Los primeros cronómetros fueron hechos en el siglo XVIII por el relojero británico John Harrison (1693-1776). El que aparece en la foto de la derecha es el segundo de una serie de cuatro que hizo en un intento de ganar un gran premio que ofrecía el gobierno de su país por la construcción de una máquina cronometradora precisa. En 1762 el último de la serie cumplió con todos los requisitos exigidos por el premio, pero Harrison no recibió la recompensa entera hasta 1733