IL TEMPO

Le unità di misura del tempo nella Storia

L'unità di tempo più utile per scandire la nostra attività quotidiana è sicuramente il giorno, inteso come il periodo trascorrente fra due albe o tramonti consecutivi, in quanto esso determina il ripetersi del ciclo delle nostre attività. Anche il mese (inteso come il periodo necessario al ripetersi del ciclo delle fasi lunari, cioè il periodo di tempo compreso fra due lune nuove) e soprattutto l'anno (inteso come il ripetersi del ciclo delle stagioni) hanno un'ovvia influenza sulle attività dell'uomo. Perciò fin dal più remoto passato gli uomini hanno cercato di misurare questi periodi erigendo templi ed osservatori per segure il moto degli astri.
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Il tempo dei Sumeri e dei Babilobesi

Come voi ben sapete, i Sumeri ed in seguito i Babilonesi erano popolazioni che abitavano le regioni intorno i fiumi Tigri ed Eufrate, cioè l'attuale Iraq, Iran occidentale e nord Siria. Esso svilupparono moltissimo la scienza astronomica: il giorno venne diviso in 12 parti, ciascuna delle quali, a sua volta, in 30 frazioni. Furono i Sumeri, il popolo che 3.000 anni prima di Cristo viveva sulle rive dei fiumi Tigri ed Eufrate, a suddividere il giorno in questo modo; essi, in precedenza, avevano già diviso l'anno in 12 mesi e i mesi in 30 giorni.

 

Per quale motivo i Sumeri, ed in seguito i Babilonesi, scelsero proprio i numeri 12 e 30 per dividere periodi di tempo più lunghi? La risposta va ricercata innanzitutto in motivi di ordine pratico, ma forse alla decisione hanno contribuito anche ragioni di carattere religioso. Il 12 e il 30 sono due numeri particolari in quanto, caso unico, si lasciano dividere in vario modo in parti più piccole senza lasciare resto e questo fatto, per un popolo che non aveva tanta dimestichezza con il calcolo delle frazioni, doveva essere molto vantaggioso. Quelle popolazioni forse pensarono anche che fossero stati gli dei a creare quei numeri proprio perché venissero adoperati dagli uomini con facilità. Il 12 infatti è divisibile, senza lasciare resto, per 2, 3, 4 e 6 e nessun altro numero così piccolo si lascia dividere in tante parti dando sempre valori interi. Analogamente il 30 si lascia dividere, dando sempre numeri interi, per 2, 3, 5, 6, 10 e 15.

 

Il tempo degli Egiziani

Successivamente gli Egizi decisero che era più utile, ai fini pratici, suddividere il giorno in 24 ore invece che in 12. Il giorno egiziano, tuttavia, pur essendo diviso in 24 ore era profondamente diverso da quello odierno. Innanzitutto in esso si distinguevano le ore di luce che erano 10, da quelle di buio che erano 12 ed oltre a queste 22 ore venivano conteggiate altre due ore a parte per i crepuscoli: un'ora per l'alba ed un'altra per l'imbrunire. Adottando questo sistema, le ore del giorno finivano per avere durata diversa nel corso dell’anno in quanto, dovendo essere ciascuna di esse pari ad un decimo delle ore di luce totale, diventavano più lunghe d'estate (circa 75 minuti) e più brevi d'inverno (circa 45 minuti), quando le giornate, come tutti sanno per esperienza, sono più corte (circa 15 ore di luce d’estate contro solo 9 d’inverno). Di conseguenza, anche la durata delle ore notturne e quella dei crepuscoli variava lungo l’anno.

 

In seguito...

Il sistema di misura del tempo in uso fra gli Egizi era obiettivamente complicato e alla fine si decise di semplificarlo dividendo tanto le ore di luce quanto quelle di buio per 12, eliminando in questo modo le ore dell'alba e quelle del crepuscolo serale.

Nonostante la qualità piuttosto scadente degli orologi in uso, già da lungo tempo si era tuttavia affermata l'abitudine di suddividere l'ora in 60 parti più piccole, tutte uguali, ciascuna delle quali veniva chiamata in latino pars minuta prima che significa "prima piccola parte", poi abbreviata in «minuto»; e queste, a loro volta, venivano suddivise in altre 60 parti ancora più piccole, ciascuna delle quali era chiamata, sempre in latino, pars minuta secunda (seconda piccola parte), poi abbreviata in «secondo». La suddivisione dell'ora e del minuto in 60 parti (in sessagesimi) risale addirittura all'era dei Sumeri.

 

Nei tempi recenti

Per tutta l'Antichità, il Medio Evo, il Rinascimento non si sentì la necessità di avere una unità di misura del tempo rigorosamente definita ed universale. Questo perché per svolgere le attività di ogni giorno una definizione approssimativa del tempo era più che sufficiente. L'unità di misura del tempo universalmente riconosciuta era il giorno solare, definito come l'intervallo di tempo che intercorre fra due passaggi successivi del Sole sul meridiano del luogo.
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Per gli studi astronomici veniva invece utilizzato il giorno siderale, definito come il periodo di tempo impiegato dalle stelle per tornare tutte nella stessa posizione; il giorno solare differisce da quello sidereo per circa 4 minuti.
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Un'unità di misura che sia rigorosa ed universale

Una più precisa unità di misura del tempo fu però necessaria a partire dal 1.600 quando, grazie all'opera di Galileo Galilei, iniziò per la prima volta nella Storia a svilupparsi una Fisica basata su misure quantitative. In quel periodo, uno dei più importanti rami della Fisica era l'Astronomia, che studiava il moto delle stelle e dei pianeti. Per poter calcolare con precisione la posizione di tali astri al variare del tempo era chiaramente necessaria una unità di misura rigorosa e universale (cioè definita in modo esatto ed uguale per tutte le persone in ogni luogo ed in ogni tempo).

Il giorno solare non era adatto come unità di misura in quanto la sua durata varia nel corso dell'anno. Esso infatti dipende non solo dalla rotazione della Terra intorno al proprio asse ma anche dal movimento della Terra intorno al Sole. Quest'ultimo movimento è leggermente irregolare a causa del fatto che l'orbita della Terra non è rigorosamente un cerchio, cosicché la Terra si avvicina al Sole ed accelera il suo moto (durante l'inverno) e se ne allontana rallentando (durante l'estate). Per avere un'unità di misura rigorosamente uguale per tutto l'anno, alla fine del XVII secolo è stato introdotto il cosiddetto "Sole "medio", cioè è stato idealmente creato un giorno convenzionale detto del Sole medio, la cui durata è uguale alla media di tutte le durate dei giorni dell'anno.

E' evidente che il giorno è però un'unità di misura troppo grande per le attività umane. Se ci chiamano e ci dicono "Sei pronto?" rispondiamo "Aspetta! Fra cinque minuti!" o invece diciamo "Aspetta! Fra 1/288 di giorno!"? E' evidente che abbiamo bisogno di un'unità di misura più piccola del giorno. Questa unità è il secondo: essa è definita come 1/86400 del giorno solare medio e fu introdotta nel 1820.
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La definizione attuale di secondo

Per alcune ricerche di Fisica ad altissimo livello, la definizione di secondo basata sul giorno solare medio non va bene. Infatti essa non è ancora sufficientemente precisa a causa delle lentissime variazioni dell'orbita terrestre e delle irregolarità della sua rotazione. E' stato perciò deciso di definire il secondo attraverso un meccanismo fisico che non risente di alcuna influenza esterna: le vibrazioni atomiche.

Cosa sia una vibrazione atomica è difficile da spiegare, a meno che non abbiate già studiato le onde elettromagnetiche; ancora più difficile è descrievre come queste vibrazioni possano essere usate per misurare il tempo. In breve: gli atomi assorbono energìa quando questa arriva ad intervalli regolari. Questi intervalli sono brevissimi, frazioni di miliardesimi di secondo. Il Cesio-133 in particolare, un elemento chimico facilmente reperibile in Natura sia come solido che come liquido (fonde a 28°C), assorbe energia ad intervalli di tempo regolari. Perciò è

Uno dei primi orologi al Cesio

stato deciso di definire il secondo come il tempo necessario ad avere 9.192.631.770 assorbimenti di energia dal Cesio-133 (il motivo per cui si è deciso di usare proprio il valore di 9.192.631.770 è che così il secondo definito attraverso il Cesio ha una durata praticamente uguale a quella del secondo definito attraverso il giorno solare medio).
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(Pagina presa ed adattata dalla pagina Web "Cose di Scienza", a cura di Antonio Vecchio)