Por que os Dias Estão Ficando Mais Longos?

Origem do Abrandamento da Terra

Uma Terra que Abrandou Há Milhões de Anos

A rotação da Terra sobre si mesma não é constante à escala dos tempos geológicos. Análises paleontológicas de corais fósseis e estromatólitos indicam que há 400 milhões de anos, um ano terrestre compreendia cerca de 420 dias. Este fenómeno explica-se por leis físicas fundamentais relacionadas com a conservação do momento cinético e a interação gravitacional entre a Terra e a Lua.

A Lua Abrandou a Terra: o Efeito das Forças de Maré

O principal motor do abrandamento é a força de maré exercida pela Lua. Esta força cria uma deformação da Terra sólida e fluida. Devido à viscosidade do manto terrestre e à inércia dos oceanos, esta protuberância de maré não aponta diretamente para a Lua, mas ligeiramente à frente, gerando um binário de travagem. Este binário tende a transferir o momento angular da rotação da Terra para o movimento orbital da Lua, que então se afasta gradualmente de nós (cerca de 3,8 cm/ano).

Transferência de Energia, Dissipação Térmica e Alongamento dos Dias

Esta transferência de energia implica uma dissipação térmica (principalmente nos oceanos) e provoca um abrandamento da rotação terrestre. A duração média do dia está atualmente a aumentar cerca de 1,7 milissegundos por século. Esta variação pode parecer pequena, mas acumulada ao longo de milhões de anos, torna-se significativa.

Uma Rotação Instável e Imprevisível

A Terra gira sobre si mesma em torno de um eixo imaginário, inclinado e orientado para o polo norte celeste. No equador, esta rotação gera uma velocidade de superfície de cerca de 1674,364 km/h. Durante muito tempo considerada uma base de referência universal, esta rotação servia para medir o tempo com precisão. Mas na realidade, esta velocidade não é nem constante nem perfeitamente regular: a Terra experimenta flutuações subtis mas mensuráveis, levando a dessincronizações do tempo.

Desde a década de 1960, estas irregularidades resultaram na adição de segundos intercalares para compensar o abrandamento progressivo da rotação. No total, foram adicionados 34 segundos para manter o alinhamento entre o tempo atómico e o tempo astronómico. Assim, alguns minutos duram 61 segundos. Este fenómeno, embora marginal a curto prazo, sublinha a necessidade constante de reavaliar a nossa definição de tempo.

As Causas do Abrandamento da Terra

A instabilidade da rotação terrestre deve-se a um conjunto de fatores internos e externos. A Terra não é um corpo perfeitamente rígido: as suas diferentes camadas — núcleo metálico, manto, crosta, atmosfera — interagem dinamicamente e de forma não síncrona. A Lua, através dos seus efeitos de maré, tem atuado durante milhares de milhões de anos como um travão natural sobre a rotação do manto terrestre. Mas outros corpos do sistema solar, como os planetas e o Sol, também contribuem para este abrandamento através da gravidade.

Um Planeta Sujeito aos Caprichos do Espaço-Tempo

Fenómenos geofísicos pontuais também modulam a duração do dia: deriva dos continentes, terramotos maiores, correntes oceânicas, eventos meteorológicos intensos. Estes efeitos podem acelerar ou abrandar a rotação em alguns microsegundos. O nosso planeta está na realidade "balançado" no tecido quadridimensional do espaço-tempo, um trampolim cósmico curvado pela massa das estrelas. Estes fluxos gravitacionais caóticos, previstos pela relatividade geral, influenciam permanentemente o comportamento inercial da Terra.

O Segundo Atómico vs Tempo Astronómico

Em 1967, o segundo foi redefinido atomicamente, baseado em 9,192,631,770 oscilações do átomo de césio-133. Mas esta definição não divide perfeitamente o dia sidéreo ou solar. Um pequeno erro subsiste, amplificado pelas variações naturais mencionadas acima.

Por que Medir a Duração do Dia com Precisão?

Estas flutuações tornam necessária uma vigilância contínua da duração do dia. Os sistemas de medição do tempo devem ser ressincronizados regularmente para garantir uma coerência temporal entre instrumentos terrestres e espaciais. Esta precisão é crucial para as tecnologias modernas, em particular para os sistemas de navegação global como o GPS. A 20,000 km de altitude, um desfasamento de alguns microsegundos no cálculo do tempo induziria um erro de posicionamento de várias centenas de metros na superfície terrestre.

IERS e a Vigilância Mundial do Tempo

Por esta razão, organizações como o IERS (Serviço Internacional de Rotação da Terra e Sistemas de Referência) monitorizam permanentemente as variações da rotação terrestre. Estas observações permitem ajustes periódicos do tempo legal mundial e garantem a fiabilidade dos sistemas dependentes do tempo.

Rumo ao Fim dos Segundos Intercalares em 2035

Desde 1972, o Tempo Universal Coordenado (UTC) é ocasionalmente ajustado pela adição de segundos intercalares para compensar o abrandamento irregular da rotação da Terra em relação ao tempo atómico. Este segundo adicional é inserido de forma imprevisível, tipicamente no final de junho ou dezembro, para manter a diferença entre o UTC e o tempo universal UT1 abaixo de 0,9 segundos. Embora cientificamente justificado, este processo prova ser problemático para os sistemas informáticos globais.

Uma Descontinuidade Problemática para o Tempo Digital

A inserção de um segundo intercala uma descontinuidade temporal. Muitos sistemas informáticos e redes globais, em particular os utilizados para a navegação por satélite (GNSS), transações financeiras ou infraestruturas de telecomunicações, funcionam com um requisito de tempo contínuo, estritamente monótono. A adição súbita de um segundo quebra esta continuidade e pode levar a erros de sincronização, interrupções de serviço ou mesmo falhas críticas.

Incidentes Críticos Reveladores

Incidentes maiores foram relatados várias vezes durante a inserção destes segundos: paragens de servidores, bloqueios de sistemas GPS, mau funcionamento de software embebido. A crescente complexidade da sincronização global torna esta operação cada vez mais custosa e arriscada. Em 2012, por exemplo, um segundo intercalar causou falhas nos sistemas de companhias aéreas e redes sociais, ilustrando a crescente inadequação deste método com as necessidades digitais modernas.

A Decisão de Abandonar em 2035

Perante estes desafios, a União Internacional de Telecomunicações (UIT) e o Gabinete Internacional de Pesos e Medidas (BIPM), com o acordo das grandes potências científicas, votaram em novembro de 2022 o abandono dos segundos intercalares a partir de 2035. O sistema UTC tornará-se então gradualmente dessincronizado do tempo astronómico (UT1), mas esta deriva será lenta: cerca de um segundo a cada 50 a 100 anos, dependendo da evolução da rotação terrestre.

Um Compromisso entre Continuidade Tecnológica e Precisão Astronómica

Este compromisso técnico garante uma continuidade perfeita do tempo para os sistemas digitais, deixando às gerações futuras a decisão, a mais longo prazo, de um eventual reajuste. Já se fala da possibilidade de um ajuste muito mais espaçado, por exemplo, de um minuto inteiro a cada 500 ou 1000 anos. Esta mudança histórica marca uma ruptura entre o tempo civil e o tempo astronómico, mas reflete a necessidade de uma convenção temporal adaptada à era digital.

Como é Medida a Rotação da Terra?

A Rotação Terrestre, Revelada pelos Astros

A medição da rotação da Terra baseia-se numa combinação de métodos astronómicos, geodésicos e físicos de alta precisão. Historicamente, é a observação dos astros, em particular do Sol e das estrelas, que permitiu definir a noção de dia. Hoje em dia, as técnicas modernas permitem medir as variações da duração do dia com uma precisão até ao microsegundo.

Do Dia Sidéreo ao Dia Solar: Dois Tempos Desfasados

O método mais antigo baseia-se no tempo sidéreo, ou seja, o tempo entre duas passagens sucessivas da mesma estrela pelo meridiano local. Este período de rotação, chamado dia sidéreo, dura cerca de 23 horas 56 minutos 4,0905 segundos. É ligeiramente mais curto do que o dia solar médio, que dura 24 horas, devido à revolução da Terra em torno do Sol. A comparação entre estes dois tempos revela diferenças subtis na rotação da Terra.

A Revolução do Relógio Atómico

Desde meados do século XX, a chegada do relógio atómico revolucionou a metrologia do tempo. O segundo é agora definido de forma absoluta, com base nas oscilações hiperfinas do átomo de césio-133. Em 1967, a Conferência Geral de Pesos e Medidas (CGPM) fixou esta definição em 9,192,631,770 oscilações por segundo. O Tempo Atómico Internacional (TAI) tornou-se assim a referência absoluta para o tempo físico.

UTC: a Sincronização entre o Céu e os Átomos

A comparação entre o TAI e a rotação real da Terra (medida por técnicas astronómicas) permite detetar discrepâncias. Estas discrepâncias são compiladas num tempo universal corrigido, chamado UTC (Tempo Universal Coordenado), ao qual se adicionam ou subtraem segundos intercalares quando a diferença entre TAI e UT1 excede 0,9 segundos.

Medições Espaciais de Precisão Geodésica

A rotação terrestre também é medida por técnicas geodésicas espaciais como o VLBI (Interferometria de Base Muito Longa), que utiliza sinais de rádio emitidos por quasares muito distantes para determinar a posição exata de estações terrestres em diferentes latitudes. Esta técnica é capaz de detetar variações minúsculas na orientação da Terra, incluindo a nutação, a precessão e o movimento dos polos.

Outras ferramentas contribuem para a medição precisa da rotação da Terra:

• SLR (Satellite Laser Ranging): mede a distância entre a Terra e satélites com retrorrefletores utilizando pulsos laser.
• GNSS (Global Navigation Satellite Systems): analisa a posição e os relógios de satélites em órbita para deduzir variações na duração do dia.
• DORIS (Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellite): sistema francês que utiliza o efeito Doppler para determinar a posição de um satélite e monitorizar a rotação terrestre.

Finalmente, o Serviço Internacional de Rotação da Terra (IERS) coordena todas estas medições e publica regularmente os parâmetros de rotação da Terra, essenciais para aplicações científicas, telecomunicações, astronomia e navegação espacial.

Consequências a Longo Prazo

Rumo a uma Terra em Rotação Síncrona com a Lua

O abrandamento da rotação da Terra tem várias consequências físicas, astronómicas e climáticas. A muito longo prazo (vários milhares de milhões de anos), se a tendência continuar, a Terra poderia atingir um estado de rotação síncrona com a Lua: um dia terrestre duraria então tanto quanto um mês lunar, e a Lua permaneceria visível a partir de apenas um hemisfério terrestre, como já é o caso inversamente para nós.

Tempo Atómico vs Tempo Astronómico: Uma Discrepância Crescente

Em paralelo, este abrandamento é integrado nos sistemas de medição do tempo. O tempo universal (UT1), baseado na rotação da Terra, diverge lentamente do tempo atómico internacional (TAI). Para manter esta coerência, segundos intercalares são adicionados irregularmente ao tempo universal coordenado (UTC). No entanto, este processo será abandonado a partir de 2035 devido à sua complexidade para os sistemas digitais globais.

A Fricção de Maré, um Motor de Evolução Planetária

Finalmente, em escalas mais amplas, a dissipação da energia de maré desempenha um papel importante na evolução dinâmica dos sistemas planetários. Este mecanismo, chamado fricção de maré, também afeta os sistemas exoplanetários, em particular no bloqueio gravitacional de certos exoplanetas em relação à sua estrela.