Quem define a hora do mundo?

O Relógio Mundial (Weltzeituhr) da Alexanderplatz, em Berlim. Fotografia de Diego Delso, delso.photo, licença CC BY-SA 4.0 (recortada).

Acertamos o relógio pelo telemóvel, o telemóvel acerta-se pela rede, e a rede acerta-se por… quem, exactamente? Ninguém, sozinho, «manda» na hora. Há um sistema internacional de laboratórios, satélites e tratados — e vale a pena conhecê-lo por dentro, sobretudo para quem vive de medir o tempo.

Do Sol ao átomo

Durante milénios, a hora foi um assunto local: meio-dia era quando o Sol passava no meridiano de cada terra, e entre Lisboa e o Porto havia cerca de dois minutos de diferença. O caminho-de-ferro e o telégrafo tornaram isto insustentável. Em 1884, a Conferência Internacional do Meridiano, em Washington, reuniu 25 países e escolheu Greenwich como meridiano zero; a hora média de Greenwich (GMT) passou a ser a referência do mundo.

Essa referência continuava a ser a rotação da Terra, medida pelos astrónomos. Os relógios eram apenas guardiões da hora entre duas observações: o pêndulo de Huygens (1656), depois o quartzo (1927), tão regular que começou a revelar as irregularidades do próprio planeta. Em 1955, Louis Essen e Jack Parry puseram a funcionar, no laboratório britânico NPL, o primeiro relógio de césio fiável. A partir daí, o padrão deixou de estar no céu.

Christiaan Huygens (1629–1695), inventor do relógio de pêndulo e da mola espiral do balanço. Retrato de Caspar Netscher, 1671. Imagem: Wikimedia Commons (domínio público).

O segundo: 9 192 631 770 oscilações

Até 1960, o segundo era 1/86 400 do dia solar médio. Nesse ano passou a ser uma fracção do ano de 1900 — o «segundo das efemérides», mais estável mas impossível de medir no dia-a-dia. Em 1967, a Conferência Geral de Pesos e Medidas (CGPM) adoptou a definição atómica: o segundo é a duração de 9 192 631 770 períodos da radiação da transição hiperfina do césio-133. Na revisão do Sistema Internacional de 2019 a formulação mudou — fixa-se o valor da frequência — mas o número é o mesmo.

Esse número não é arbitrário: foi medido entre 1955 e 1958 para que o segundo atómico coincidisse com o das efemérides, que por sua vez reflectia a duração do dia por volta de 1820. Desde então a Terra abrandou, e o dia real tem hoje um a dois milissegundos a mais do que 86 400 segundos atómicos. É desta pequena diferença que nasce o problema dos segundos intercalares.

Os melhores relógios de césio actuais são «fontes»: um punhado de átomos arrefecidos por laser até quase ao zero absoluto é lançado um metro para cima e atravessa duas vezes uma cavidade de micro-ondas, na subida e na queda. Ajusta-se a frequência das micro-ondas até o maior número de átomos mudar de estado; essa frequência é o segundo. Uma fonte de césio não se desvia um segundo em mais de cem milhões de anos.

O NIST-F2, fonte de césio do NIST (EUA), um dos padrões primários que calibram a hora mundial. Imagem: NIST / Wikimedia Commons (domínio público).

TAI: um relógio feito de papel

Um segundo bem definido não chega: é preciso contá-los sem parar e de forma que todos aceitem. Essa tarefa cabe ao BIPM — Bureau International des Poids et Mesures —, criado pela Convenção do Metro de 1875 e sediado em Sèvres, nos arredores de Paris.

O Pavillon de Breteuil, em Sèvres, sede do Bureau International des Poids et Mesures. Imagem: Wikimedia Commons.

O BIPM não tem um relógio-mestre. Tem os dados de cerca de 450 relógios atómicos, mantidos em cerca de 80 laboratórios de todo o mundo.

Os laboratórios comparam os seus relógios entre si através dos satélites de navegação e de ligações bidireccionais por satélite de telecomunicações, e enviam os resultados para Sèvres. O BIPM calcula uma média ponderada — cada relógio pesa conforme a sua estabilidade, com um tecto para que nenhum domine — e corrige o ritmo dessa média com as medições dos padrões primários, as fontes de césio. O resultado é o Tempo Atómico Internacional (TAI), contado sem interrupções desde 1 de Janeiro de 1958.

O TAI é, por isso, um «relógio de papel»: nenhum mostrador o indica, e só é conhecido depois de feitas as contas. Em tempo real, cada laboratório mantém a sua própria aproximação, designada UTC(k) — UTC(PTB) na Alemanha, UTC(NIST) nos Estados Unidos, UTC(IPQ) em Portugal. Todos os meses, a Circular T do BIPM publica quanto cada uma se afastou da referência, de cinco em cinco dias; uma solução rápida, o UTCr, sai todas as semanas. Os melhores laboratórios mantêm-se a poucos nanossegundos.

Há ainda Einstein a ter em conta. O tempo corre mais depressa onde a gravidade é mais fraca: por cada metro de altitude, um relógio adianta cerca de uma parte em 10¹⁶. Um relógio em Boulder, no Colorado, a 1600 metros, anda mensuravelmente mais depressa do que outro igual à beira-mar, e todos os contributos para o TAI são corrigidos para o nível médio do mar.

UTC: a hora civil

O TAI ignora a Terra. A hora que usamos, o UTC — Tempo Universal Coordenado —, é o TAI acertado em segundos inteiros para acompanhar a rotação do planeta. Existe na forma actual desde 1 de Janeiro de 1972, quando arrancou com 10 segundos de diferença; hoje são 37. A sigla é um compromisso entre o inglês (CUT) e o francês (TUC). O GMT sobrevive como nome de fuso horário; o seu herdeiro científico é o UT1, a hora dada pela orientação real da Terra.

Cada Estado escolhe depois o seu desvio em relação ao UTC. Os fusos vão de UTC−12 a UTC+14, e a China, que atravessaria cinco, usa um só. No total, há quase quatro dezenas de horas locais em vigor, porque nem todas diferem do UTC em horas certas.

A Índia e o Sri Lanka usam UTC+5:30; o Irão, UTC+3:30; o Afeganistão, UTC+4:30; Myanmar, UTC+6:30; o centro da Austrália, UTC+9:30; a Terra Nova, no Canadá, UTC−3:30. E há desvios de 45 minutos: o Nepal (UTC+5:45) e as ilhas Chatham, da Nova Zelândia (UTC+12:45).

As razões são de três tipos. Geográficas: quando o centro de um país fica a meio caminho entre dois fusos, a meia hora aproxima o relógio do Sol. A Índia, em vez de se dividir em dois fusos, escolheu o meridiano de 82,5° Este; o Irão segue o meridiano próximo de Teerão. Históricas: a Terra Nova já se regia pela hora solar da sua capital quando era um domínio separado do Canadá, e manteve-a. Políticas: o Nepal fixou a hora pelo meridiano de uma montanha a leste de Catmandu, o que o deixa a 15 minutos da Índia; a Venezuela atrasou os relógios meia hora em 2007 e desfez a medida em 2016; a Coreia do Norte criou em 2015 a «hora de Pyongyang», meia hora atrás de Seul, e abandonou-a em 2018.

Os fusos horários do mundo, todos definidos em relação ao UTC. Imagem: CIA World Factbook / Wikimedia Commons (domínio público).

Nem todos os sistemas seguem o UTC. A hora dos satélites GPS foi acertada em 1980 e nunca recebeu segundos intercalares: está hoje 18 segundos adiantada, e é o receptor que faz a conversão.

A Terra, relógio imperfeito

A longo prazo, a Terra abranda: o atrito das marés, provocado pela Lua, alonga o dia em cerca de dois milissegundos por século. A curto prazo, é imprevisível. O núcleo líquido, os ventos, as correntes oceânicas e o degelo redistribuem massa e alteram a velocidade de rotação; o sismo do Japão de 2011 encurtou o dia em 1,8 microssegundos.

Sem correcção, daqui a alguns milhares de anos o meio-dia dos relógios deixaria de coincidir com o Sol a pino.

A Terra, o relógio original — e imperfeito. «The Blue Marble», fotografada pela tripulação da Apollo 17 em 1972. Imagem: NASA / Wikimedia Commons (domínio público).

Quem vigia a rotação é o IERS — International Earth Rotation and Reference Systems Service —, em funções desde 1988. Mede a orientação do planeta com radiotelescópios apontados a quasares distantes, com laser disparado a satélites e à Lua e com as redes de navegação por satélite. A regra em vigor obriga o UTC a ficar a menos de 0,9 segundos do UT1. Quando o limite se aproxima, o IERS anuncia, com seis meses de antecedência, um segundo intercalar: o último minuto de 30 de Junho ou de 31 de Dezembro passa a ter 61 segundos. Aconteceu 27 vezes, a última em 31 de Dezembro de 2016, e já está confirmado que não haverá nenhum no final de 2026.

23:59:60 — o raro instante de um segundo intercalar. Imagem: Wikimedia Commons.

O fim do segundo intercalar

Um minuto de 61 segundos, anunciado com meio ano de aviso e impossível de prever a prazo, é um pesadelo para o software. Em 2012 deitou abaixo sites e o sistema de check-in de uma companhia aérea; em 2017 afectou uma das maiores redes de distribuição da internet. As grandes empresas tecnológicas passaram a «diluir» o segundo extra ao longo de várias horas, cada uma à sua maneira — o que significa que, nesses dias, circulam várias horas ligeiramente diferentes.

Entretanto, a Terra trocou as voltas a toda a gente: desde 2020 tem rodado mais depressa, com um recorde em Julho de 2024, quando um dia durou 1,66 milissegundos a menos do que 86 400 segundos. Se a tendência continuar, será preciso um segundo intercalar negativo — um minuto de 59 segundos —, algo que nunca foi feito nem testado. O BIPM estima em cerca de 30 % a probabilidade de isso acontecer até 2035.

Em 2022, a CGPM decidiu alargar a tolerância entre UT1 e UTC até 2035. O calendário foi agora antecipado: a 28.ª CGPM, marcada para 13 a 15 de Outubro de 2026, em Versalhes, vota uma proposta que fixa a diferença máxima em 3600 segundos — uma hora — e prevê um UTC contínuo a partir de 20 de Maio de 2027. A ser aprovada, não haverá mais segundos intercalares durante vários séculos, e a hora civil deixará, pela primeira vez, de estar amarrada ao movimento do planeta.

O próximo segundo — e a hora da Lua

O césio tem sucessor à vista. Os relógios ópticos usam átomos de estrôncio ou de itérbio, que oscilam na frequência da luz visível — centenas de terahertz, dezenas de milhares de vezes acima do césio — e dividem o tempo em fatias muito mais finas. Os melhores atingem incertezas de uma parte em 10¹⁸: não perderiam um segundo em toda a idade do Universo, e são sensíveis a uma diferença de altitude de um centímetro. A mesma conferência de Outubro discute o roteiro para redefinir o segundo, com uma proposta formal prevista para 2030.

Na agenda está também uma escala de tempo de referência para a Lua. Com gravidade mais fraca, um relógio na superfície lunar adianta cerca de 56 microssegundos por dia em relação a um na Terra — irrelevante para um astronauta, decisivo para um sistema de navegação.

Como a hora chega ao pulso

• Satélites. Cada satélite GPS ou Galileo leva relógios atómicos a bordo e difunde a sua hora. Um erro de um nanossegundo equivale a 30 centímetros na posição, pelo que um receptor comum fica sincronizado a menos de um microssegundo.

• Rádio de onda longa. O emissor alemão DCF77 (77,5 kHz, perto de Frankfurt) acerta os relógios «radiocontrolados» europeus num raio de cerca de 2000 km, limite em que Portugal se encontra. O Reino Unido, os Estados Unidos e o Japão têm emissores equivalentes.

• Internet. O protocolo NTP, de 1985, sincroniza computadores e telemóveis em cascata a partir de servidores ligados a relógios atómicos, com erros da ordem dos milissegundos.

• Fibra óptica. Laboratórios, bolsas e operadores de telecomunicações usam ligações dedicadas, com precisão abaixo do microssegundo.

Muita coisa depende disto sem que se note: as redes móveis, a rede eléctrica, a navegação. Na União Europeia, as plataformas de negociação de alta frequência são obrigadas a carimbar cada ordem com um desvio máximo de 100 microssegundos em relação ao UTC.

E em Portugal?

A hora legal é uma decisão de cada Estado, mas essa decisão resume-se a escolher o desvio em relação ao UTC e as datas da mudança de hora — estas últimas harmonizadas a nível europeu.

Portugal não fixa a referência mundial de tempo: define a sua hora legal com base no UTC, estabelecido internacionalmente.

Nem sempre foi assim. Até ao fim de 1911, a hora legal regia-se pelo meridiano do Observatório Astronómico de Lisboa, 36 minutos e 44 segundos atrás de Greenwich; a 1 de Janeiro de 1912 os relógios do país foram adiantados nessa medida. A hora de Verão chegou em 1916. Por duas vezes, entre 1966 e 1976 e entre 1992 e 1996, Portugal alinhou pela hora da Europa Central, e por duas vezes voltou atrás, depois de Invernos em que o Sol nascia depois das nove. Desde 1996, o continente e a Madeira usam UTC no Inverno e UTC+1 no Verão; os Açores, uma hora a menos. A mudança faz-se no último domingo de Março e no último de Outubro, e a proposta europeia de 2018 para lhe pôr fim continua parada.

Um país sem guardião da hora

O que cada país faz é realizar a hora, mantê-la e distribuí-la. Em Portugal, essa missão coube desde 1878 ao Observatório Astronómico de Lisboa, que a lei encarregava do serviço da hora legal, com uma Comissão Permanente da Hora a funcionar junto dele. O Observatório recebeu o primeiro relógio atómico nos anos 1980 e renovou o equipamento em 2001.

O que falhou foi a organização, não a técnica. Em 2013, com a fusão das duas universidades de Lisboa, o Observatório passou para a tutela do Museu Nacional de História Natural e da Ciência, vocacionado para o património; o serviço da hora ficou sem dono e foi sendo assegurado por pessoal da Faculdade de Ciências. Em 2022 foi anunciado um decreto-lei para o transferir para o Instituto Português da Qualidade (IPQ), num processo que envolvia dois ministérios e o Gabinete Nacional de Segurança. Não há notícia de que tenha sido publicado.

O paradoxo é que a capacidade existe. O Laboratório de Tempo e Frequência do IPQ, na Caparica, realiza a escala atómica nacional, o UTC(IPQ), com três relógios de césio que contribuem para o TAI: é com ela que Portugal figura nas contas do BIPM. Falta-lhe o mandato legal para ser a «hora legal» e a obrigação de a difundir. O resultado é que nenhuma entidade tem hoje essa missão formalmente atribuída, e os riscos são concretos:

• Segurança jurídica. Prazos judiciais e administrativos, concursos públicos, leilões e contratos electrónicos fecham ao segundo. Em caso de litígio, não há um relógio que a lei designe como o que conta.

• Carimbos de tempo. As regras europeias exigem que os selos temporais qualificados sejam rastreáveis a um UTC(k) reconhecido pelo BIPM, com erro máximo de um segundo. Na prática, isso remete para o IPQ ou para laboratórios estrangeiros, não para a «hora legal».

• Serviço sem responsável. Quem continua a acertar os sistemas pelos servidores do Observatório depende de um serviço que ninguém é obrigado a manter. Em Junho de 2023, o relógio em linha do Observatório chegou a apresentar um desvio de oito minutos, corrigido depois de o caso ser noticiado.

• Dependência do satélite. Sem fonte nacional designada, as redes de telecomunicações, de energia e bancárias acertam-se por sistemas de navegação que o país não controla e cujo sinal pode ser interferido ou falsificado.

O que isto significa para um relojoeiro

Dizer que um relógio adianta quatro segundos por dia é compará-lo com alguma coisa. O cronocomparador da bancada compara-o com um oscilador de quartzo; esse quartzo foi calibrado contra uma referência melhor, e a cadeia termina sempre no UTC. Todos os relógios da tabela fazem o mesmo — contam oscilações — e a história da relojoaria é, em boa parte, a procura de osciladores mais rápidos e mais estáveis.

Oscilador	Frequência	Desvio típico
Pêndulo de Huygens (1656)	cerca de 1 Hz	cerca de 15 s por dia
Balanço de cronómetro certificado	4 Hz	−4 a +6 s por dia
Quartzo de relógio de pulso	32 768 Hz	cerca de 15 s por mês
Fonte de césio	9 192 631 770 Hz	1 s em mais de 100 milhões de anos
Relógio óptico de estrôncio	cerca de 429 THz	1 s em mais de 15 mil milhões de anos

O balanço e a espiral de um relógio de pulso Benrus dos anos 1950 (calibre ETA 1280): o mesmo princípio de um relógio atómico — um oscilador regular — a uma escala muito diferente. Imagem: Chetvorno / Wikimedia Commons (domínio público).

A hora do mundo, afinal, não é definida por ninguém em particular. É definida por todos os que a medem — e concordam em partilhar o resultado.

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