Sui fusi orari, complicati assai dall’uso dell’ora legale, c’è, mi pare, molta confusione. Per esempio è già difficile capire perchè si usino due sigle per il tempo standard: (UTG e GMT). C’è differenza o no? Inoltre dove posso trovare una tabella, possibilmente ufficiale e quindi costantemente aggiornata, dei cambi di ora legale nel mondo?

Va innanzitutto precisato che le sigle relative al tempo standard sono UTC e GMT e non UTG come scrive il lettore.

UTC= Universal Time Coordinated (Tempo Universale Coordinato);
GMT= Greenwich Mean Time (Tempo Medio di Greenwich).

Inoltre, diremo subito che sostanzialmente, ai fini pratici, UTC e GMT si equivalgono, sono la stessa cosa anche se in assoluto vi è una piccolissima differenza, ma di questa parleremo più avanti…

I fusi orari,
in realtà, non sono assai complicati come ritiene il lettore; essi
corrispondono a intervalli regolari di 15º di angolo partendo dal
convenzionale meridiano 0º (meridiano di Greenwich)
e procedendo verso est in senso negativo (un’ora in meno per ogni fuso
orario rispetto a quello che lo precede ad est) e verso ovest in senso
positivo (un’ora in più per ogni fuso orario rispetto a quello che lo
precede ad ovest).

Ad ogni fuso orario
corrisponde, quindi, ad un’ora. Tutte le zone comprese in un certo fuso
orario, sincronizzano gli orologi sull’ora del meridiano centrale di
quello stesso fuso orario.
 

In questo modo,
però, chi si trova all’estremo ovest di tale meridiano avrà l’orologio
avanti di mezz’ora rispetto al tempo vero locale, mentre chi si
trova all’estremo est del meridiano centrale ha l’orologio “indietro” di mezz’ora rispetto alla vera ora solare locale. Quindi dall’estremo ovest di un fuso orario al
suo estremo est c’è la differenza di un’ora precisa anche se (per
convenzione) tutti gli orologi compresi in quella fascia segnano la
stessa ora.

Ad esempio: quando a Zagabria
l’orologio segna mezzogiorno, anche a Genova, Torino e tutta l’Italia,
gli orologi segnano mezzogiorno. Tuttavia quando il sole si trova sopra
il meridiano di Zagabria (ore 12 locali), a Torino dovrà ancora
avvenire il passaggio del sole sul meridiano della città piemontese ed
in realtà, l’ora locale (l’ora solare vera di cui non si tiene conto)
di Torino (o di altre città italiane) è sicuramente inferiore alle ore
12!
Quindi, in ogni luogo della Terra si ha un tempo vero medio locale ed un tempo vero medio del fuso; è quest’ultimo che convenzionalmente si usa.

Per chiarire meglio la differenza fra tempo vero locale e tempo vero del fuso,
riferiamoci all’area geografica, rappresentata nella figura 1, relativa
al fuso orario dell’Europa centrale con due località poste agli estremi
ed una posta nel centro.
In ognuna delle tre località è stato posto un orologio solare che segna
il tempo vero locale. Quando a Catania l’orologio segna le ore 12, a
Basilea sono 11,30 mentre a Lublin sono le 12,30. Questo perchè il Sole
impiega 1 ora per spostarsi dal meridiano di 22° 30’E a quello di
7°30’E, percorrendo un arco apparente di 15°.

Figura 1 – Particolare del fuso orario dell’Europa centrale.

L’ora legale,
adottata generalmente nei rispettivi periodi estivi da diversi paesi
mondiali, modifica artificialmente l’ora vera del fuso
facendo avanzare di un’ora le lancette dell’orologio per un periodo
stabilito e ripristinando
l’ora vera del fuso al termine di
detto periodo.
Ciò non dovrebbe ingenerare confusione, salvo
particolarissime situazioni nelle quali una persona si trovi a fare il
giro del mondo in 24 ore con appuntamenti in vari punti del globo
terrestre lontani tra loro e soggetti o meno all’ora legale.


Figura 2 – Tabella dei fusi orari.

Più
complicato, invece, è un approfondito discorso sulla misura del tempo.
L’uomo, per misurare il tempo, nel corso della storia, si è via via
riferito:
– al moto apparente del sole (dividendo in frazioni il tempo trascorso tra un mezzogiorno ed il successivo;
– al tempo di rotazione della terra (dividendo tale tempo in frazioni);
– al tempo di rivoluzione della terra;
– al tempo relativo al movimento degli astri;
– alle “vibrazioni” degli atomi.

Vediamo, quindi, come, alla fine si è pervenuti a stabilire il “l’orario solare medio
al quale riferirsi per la misura del tempo creando i fusi orari di cui
sopra per evitare che luoghi relativamente vicini, anche poche decine
di chilometri, registrassero un’ora diversa.


Sole fittizio e Sole medio
Il
tempo, che noi (e tutti nel globo terrestre) registriamo con i nostri
orologi, non è l’ora solare reale ma un’ora “convenzionale”, un’ora media
desunta da una simulazione necessaria ad ovviare la differenza della
velocità della Terra intorno al Sole nei diversi periodi dell’anno
solare.

Si è ricorsi a figurare tre tipi di Sole: vero, fittizio, medio.

Il Sole fittizio e il Sole medio, a differenza del Sole vero, sono artifizi matematici, necessari per definire un intervallo di tempo costante: il giorno solare medio.

Il
moto annuo apparente del Sole lungo l’eclittica, infatti, non è
uniforme sia per la variazione della velocità della Terra lungo la sua
orbita attorno al Sole (seconda legge di Keplero), sia per l’obliquità
dell’eclittica (il Sole nel suo moto annuo apparente non percorre
l’equatore celeste bensì l’eclittica e le proiezioni sull’equatore di
archi uguali di eclittica non sono uguali). Di conseguenza anche il
giorno solare vero non è un intervallo di tempo costante nel corso
dell’anno.
Il tempo d’uso civile, misurato da orologi meccanici ed
elettronici, non può basarsi sul giorno solare vero ed è quindi
necessario introdurre un tempo medio basato su un giorno medio di
durata costante e pari alla media di un gran numero di giorni solari.
Ecco in sintesi le tappe concettuali che portano a tali definizioni.


Figura 3 – Schema rappresentante la rivoluzione del Sole vero, del Sole fittizio e del Sole medio.

Il Sole vero,
percorrendo l’eclittica, raggiunge la massima velocità angolare quando
si trova al perigeo. Immaginiamo un Sole fittizio che passa al perigeo
e all’apogeo assieme al Sole vero ma che percorre l’eclittica a
velocità costante. Dopo la “partenza” comune al perigeo, il Sole vero è
più veloce del Sole fittizio e quindi lo precede. Ma verso l’apogeo la
velocità si riduce e qui i due Soli si riuniscono nuovamente. Nel
tratto di ritorno verso il perigeo avviene l’opposto: il Sole vero
ritarda rispetto al Sole fittizio. Il Sole fittizio elimina
l’irregolarità del moto del Sole vero lungo l’eclittica.
 

 Tempo solare vero

Il
tempo solare vero (o apparente) è l’angolo
orario
(H) del Sole vero aumentato di
12 ore.

Infatti il giorno solare vero
inizia alla mezzanotte con il passaggio del Sole al meridiano
inferiore
.

Il tempo solare vero è quello segnato dagli orologi
solari.

 

Figura 4 – Disegno che illustra il tempo solare vero.


Nel
corso dei secoli vari strumenti aiutarono l’uomo a misurare il tempo;
orologi solari, clessidre, orologi a pendolo definivano con minore o
maggiore precisione la durata del tempo.

Dal 1875, anno della
firma della convenzione del metro, al 1956 il secondo è stato definito
in termini di giorno solare medio, e precisamente come la sua 86.400ª
parte.

Nei primi decenni del XX secolo ci si rese conto, grazie
ad orologi elettronici a quarzo, che la terra ha delle irregolarità nei
suoi movimenti di rotazione e di rivoluzione (precessione, nutazione,
etc.), pertanto il secondo definito in termini di durata del giorno
solare medio non era stabile nel tempo. Furono allora presi in esame
alcuni dispositivi realizzati negli istituti di ricerca europei e
americani a partire dalla metà del XX secolo, che si basano su fenomeni
legati alla meccanica quantistica.

Nacque così nel 1967 la nuova definizione del secondo del Sistema Internazionale (SI), detto anche secondo atomico:
Il
secondo è la durata di 9.192.631.770 periodi della radiazione
corrispondente alla transizione tra due livelli iperfini dello stato
fondamentale dell’atomo di cesio -133
“.

Gli
orologi atomici a fascio di cesio conservati presso l’IEN permettono di
realizzare il secondo SI con incertezze relative di 10-14; in altre
parole, questi orologi possono accumulare un errore di un secondo in
tre milioni di anni.

Le misure di tempo sono quelle
caratterizzate da accurateza migliore; qualsiasi altra grandezza può
essere conosciuta con accuratezza inferiore di diversi ordini di
grandezza.

Il Tempo Universale
Il Tempo Coordinato Universale
(UTC), conosciuto anche come tempo civile, è il fuso orario di
riferimento da cui tutti gli altri fusi orari del mondo sono calcolati.
È il successore del Tempo Medio di Greenwich (GMT), ed è ancora
talvolta chiamato GMT.

Il Tempo Universale (TU), detto Universal Time (UT) in inglese, è la misura di tempo che approssima il moto medio diurno del Sole,
serve come base di tutti i tempi civili ed è molto vicino al tempo
medio locale alla longitudine 0°, cioé al primo meridiano che passa per
l’Osservatorio Reale inglese di Greenwich, viene pertanto chiamato
anche Tempo Medio di Greenwich (GMT).

L’Italia, adotta il tempo medio
dell’Europa centrale (TMEC), dato dall’ora del fuso che si trova 15° ad
est del meridiano 0°. Per passare all’ora italiana basta quindi
aggiungere 1 ora al TU (2 quando è in vigore l’ora legale).

Il Tempo Universale è formalmente definito da un’espressione matematica
in funzione del tempo siderale; perciò il TU/UT viene determinato dalle
osservazioni del moto diurno delle stelle.
La scala di tempo, direttamente derivata da queste osservazioni, è
indicata con UT0; essa è leggermente dipendente dalla polodia1 che
varia le coordinate del posto di osservazione.
Una volta apportata la correzione per la polodia, si ottiene la scala
UT1. A tutti i fini pratici, UT1 e UT si possono considerare
equivalenti.

Il tempo standard trasmesso
dalle stazioni radio (WWV o CHU) è il Tempo Universale Coordinato
(UTC), che si basa su un orologio atomico ed è “corretto”
occasionalmente, di solito alla fine di giugno e alla fine di dicembre,
per tenerlo allo stesso passo del TU.

UT è la misura del
tempo usata dagli astronomi. UT si attiene, con un’approssimazione
molto vicina, al “fittizio” tempo medio giornaliero del moto del Sole.
UT viene determinato dalle osservazioni dei moti giornalieri delle
stelle per un osservatore sulla Terra. UT è usualmente utilizzato per
le osservazioni astronomiche, mentre il tempo dinamico Terrestre (TDT,
o più semplicemente TT) viene usato nel calcolo delle orbite e delle
effemeridi che implicano calcoli geocentrici. Il tempo coordinato
universale (UTC) è usato per la trasmissione del segnale orario (p. e.
disponibile attraverso le onde corte) che differisce di un secondo dal
UT.

L’estrema precisione degli orologi atomici fece presto desiderare
abbandonare l’assai meno preciso tempo universale per sostituirlo con
il tempo atomico come misura ufficiale del tempo nel mondo.
Ma proprio l’enorme precisione del tempo atomico non lo rende
direttamente utilizzabile per l’impiego nella vita quotidiana, da
sempre regolata dal tempo solare. Infatti, gli orologi atomici resero
ancor più evidente ciò che con minor precisione si era scoperto in
precedenza attraverso le osservazioni astronomiche: il continuo
rallentamento della rotazione della Terra.

Questo fenomeno,
dovuto principalmente all’azione frenante delle maree, aumenta la
durata dell’anno solare medio di circa 0,8 secondi ogni secolo, 1 ora
ogni 450.000 anni circa.
Dal 1900, anno in cui per convenzione 1
secondo solare medio = 1 secondo atomico, sino ad oggi, il giorno
solare medio si è allungato di circa 0,002 secondi atomici e di
conseguenza il tempo universale accumula un ritardo rispetto al tempo
atomico di circa un secondo ogni 500 giorni. Per tenere conto di questo
progressivo sfasamento tra le due scale di tempo e per non rinunciare
alla precisione consentita dagli orologi atomici, nel 1972 si trovo’ un
compromesso che porto’ alla definizione del tempo universale coordinato
(UTC), attualmente usato come misura ufficiale del tempo nel mondo. In
sostanza, il tempo UTC scorre come il tempo atomico internazionale
(TAI), quando la differenza rispetto al tempo universale (UT) si
approssima ad 1 secondo si aggiunge un secondo, detto secondo
intercalare, alla scala del tempo UTC in modo da mantenere questa
differenza inferiore a 0,9 secondi. L’inserzione del secondo
intercalare viene decisa dall’International Earth Rotation Service che
misura con continuita’ la velocita’ della rotazione terrestre. Le date
preferenziali per l’inserzione del secondo intercalare sono il 30
giugno ed il 31 dicembre.

La Scala di Tempo
Il secondo del giorno solare medio 1820 – 1956
Per rendere più uniforme la scala di tempo basata sull rotazione
terrestre, si è immaginato un sole fittizio i cui passaggi giornalieri
su un meridiano avvenissero ad intervalli di tempo regolari della
durata di 86400 secondi suddivisi in 24 ore. Il sole fittizio o medio
si muove sul piano dell’equatore celeste con moto uniforme per tutto
l’anno. Così è nato il giorno solare medio mentre la differenza di
tempo tra il passaggio reale del sole ed il passaggio del sole fittizio
è chiamata l’equazione del tempo. Ricollegandoci a quanto detto si
arriva alla definizione del secondo come:
il secondo è la ottantaseimilaquattrocentesima parte del giorno solare medio.

Il secondo delle Effemeridi 1956 – 1967
Nel 1960, la scala di tempo raccomandata dalla Conferenza Generale dei
Pesi e delle Misure – CGPM (in seguito a quanto proposto nel 1956 dal
Comité International des Poids et Mesures), fu il tempo delle
Effemeridi TE, una scala di tipo dinamica basata sul moto di
rivoluzione della Terra intorno al Sole. Misurando la posizione
angolare del Sole rispetto ad un sistema di riferimento celeste ed
utilizzando l’equazione dell’orbita apparente del Sole, ad ogni misura
di longitudine viene associato in modo unico un istante di tempo.
Quindi:
il secondo è la frazione 1/31 556
925, 974 7 dell’anno tropico, per il giorno 0 gennaio 1900, alle ore 12
del tempo delle Effemeridi.

Il secondo atomico – dal 1967
Dal 1967 la definizione dell’unità di tempo, il secondo SI, è basata su
una delle proprietà intrinseche degli atomi che, per gli attuali
livelli di conoscenza sono da considerarsi eterne ed immutabili. Dagli
atti della tredicesima Conferenza Generale dei Pesi e Misure (1967) si
desume la seguente definizione:
il secondo è la durata di 9 192 631
770 periodi della radiazione corrispondente alla transizione tra due
livelli iperfini dello stato fondamentale dell’atomo di Cesio-133.

_____________________________


Note

1 La polodia è il moto variabile irregolare del polo di rotazione della Terra sulla crosta terrestre.

_____________________________



Link

http://www.portale.it/fusiorari.htm
(fusi orari e ora legale nel mondo).

http://www.elio.org/meteo/fusiorari.htm
(una dettagliata tabella grafica dei fusi orari).

Equazione tempo: Et = tv – tm   dove tv= tempo vero e tm=tempo medio

Per saperne di più sulla misura del tempo, sull’equazione del tempo e su altri calcoli relativi al tempo: http://www.vialattea.net/eratostene/cosmimetria/app/eqtempo-doc.htm

_____________________________