La mayoría de las personas diría que puede contar con que cada día tenga el mismo número de horas, minutos y segundos que el siguiente. Pero no siempre es así: el 30 de junio de 2015 durará un segundo más debido a la incorporación de un segundo intercalar, añadido para conciliar las diferencias entre dos definiciones del tiempo: una astronómica y otra proporcionada por los relojes atómicos.
Antes de la década de 1950, el tiempo se definía por la posición del Sol en el cielo, medida mediante instrumentos que vigilan la rotación de la Tierra. Pero esta rotación no es constante. Se está ralentizando debido a la atracción gravitatoria de la Luna, y los días se alargan 1,7 milisegundos por siglo.
La duración variable del día se conoce desde hace siglos, pero solo se convirtió en una preocupación práctica (fuera de la astronomía) con la invención de los relojes atómicos en la década de 1950. Estos ofrecen una definición del tiempo mucho más estable y fácil de usar, basada en una frecuencia de microondas concreta absorbida por los átomos de cesio. Pronto se utilizaron las señales de los relojes atómicos para controlar transmisores de radio de frecuencia estándar, que los ingenieros de telecomunicaciones podían emplear para calibrar y sincronizar equipos.
La duración del día no es tan invariable como podría pensarse. Observatorio Naval de EE. UU.
Ajustar el tiempo astronómico al atómico
Cuando se actualizaron estos transmisores para que también emitieran una señal de un pulso por segundo y un código de hora y fecha, se pidió a la Unión Internacional de Telecomunicaciones, en Ginebra, que estableciera una definición estándar del tiempo. El resultado fue el «Tiempo Universal Coordinado», abreviado UTC (para contentar a los francófonos), que definía una señal horaria generada por relojes atómicos que también se mantendría a menos de un segundo de una definición astronómica del tiempo, conocida como UT1.
La cuestión era cómo mantener sincronizadas estas escalas de tiempo. Los primeros intentos, que ajustaban la frecuencia de transmisión y, por tanto, modificaban la duración del segundo, o añadían retrasos de milisegundos en momentos previamente acordados, causaron problemas e interrumpieron los sistemas electrónicos de medición del tiempo de los que dependían otras normas; por ejemplo, la frecuencia de imagen de 50 Hz de las emisiones de televisión europeas.
Así, a finales de la década de 1960, se modificó la definición de UTC para mantener constante la duración del segundo. En su lugar, hubo que sincronizar las definiciones atómica y astronómica del tiempo comprendidas en UTC insertando o suprimiendo un segundo entero; así se introdujo el segundo intercalar, por primera vez en junio de 1972. Desde entonces se han anunciado otros 24 más, por el Centro de Orientación de la Tierra en París.
Segundos intercalares desde 1972: 25 y contando xkcd, CC BY
A los ordenadores no les gustan los cambios
Aunque esto funcionó bien, a finales de la década de 1990 surgieron inquietudes. Se estaba llevando a cabo un gran esfuerzo para abordar el problema del milenio en los sistemas informáticos, lo que llevó a los ingenieros a empezar a preocuparse por otras alteraciones relacionadas con el tiempo. Las señales horarias de alta precisión del sistema de navegación GPS permitieron nuevas aplicaciones críticas para la seguridad, como la navegación y el control de aeronaves, donde las variables temporales afectan de inmediato la trayectoria de los vehículos. Además, se había generalizado la sincronización de los relojes de los ordenadores a través de Internet mediante el Protocolo de Tiempo de Red (NTP), lo que planteó la cuestión de cómo deberían implementar los ordenadores los segundos intercalares.
Quienes inventaron el segundo intercalar imaginaron que un reloj digital que mostrara UTC, y que normalmente pasaría de las 23:59:59 a las 00:00:00, insertaría en su lugar un segundo número 61, mostrado como 23:59:60. Sin embargo, resultó poco práctico, ya que el software informático rara vez descompone el tiempo en variables separadas para horas, minutos y segundos. En cambio, resulta más conveniente representar el tiempo como un único número, un recuento acumulado de segundos. Desde esta perspectiva, sumar uno a cualquier valor horario que represente las 23:59:59 siempre dará como resultado las 00:00:00. No quedan números en la escala que puedan representar la hora 23:59:60.
Por desgracia, la forma en que NTP implementó los segundos intercalares en los sistemas operativos Unix y Linux (que ejecutan la mayoría de los servidores de Internet) empeoró las cosas: retrocedía al comienzo del último segundo y lo repetía. Cualquier programa que leyera un reloj dos veces en menos de un segundo podía encontrarse con la situación profundamente desconcertante de que la segunda marca de tiempo fuera anterior a la primera. La combinación de esto y un error concreto de Linux hizo que los ordenadores se comportaran de forma errática y provocó fallos en algunos centros de datos la última vez que se introdujo un segundo intercalar, en 2012, en particular en un gran sistema de reservas de una aerolínea. En cambio, las implementaciones alternativas ahora simplemente ralentizan brevemente el reloj del ordenador antes de un segundo intercalar para compensar la diferencia.
Normas: tantas opciones
También existe una forma de tiempo atómico sin segundos intercalares, conocida como Tiempo Atómico Internacional o TAI (de nuevo, por el francés). Actualmente, UTC va exactamente 35 segundos por detrás de TAI, y la diferencia aumentará a 36 segundos el 1 de julio. Desde hace mucho tiempo, los sistemas en los que los segundos intercalares pueden causar graves alteraciones, como el GPS o las naves espaciales, utilizan variantes de TAI. Sin embargo, el uso de TAI no está muy extendido, ya que las definiciones legales del tiempo se basan en UTC.
Desde hace más de 15 años, se libra un debate sobre si abolir por completo los segundos intercalares, de modo que, a partir de una fecha determinada, la diferencia entre UTC y TAI quede fijada. Esto resolvería las inquietudes sobre cómo implementar los segundos intercalares en los ordenadores, pero también dejaría fuera de servicio muchos sistemas especializados existentes, incluidas las estaciones terrestres de seguimiento de satélites, los instrumentos astronómicos y cualquier sistema construido bajo el supuesto de que UTC y UT1 nunca difieren en más de un segundo.
También existe una cuestión más filosófica que surge al desvincular nuestra definición del tiempo de la posición del Sol en el cielo. Los instrumentos astronómicos, como los relojes de sol y los sextantes, quedarían inservibles sin una recalibración periódica. Y el meridiano en el que el tiempo solar medio local coincide con UTC, que actualmente pasa por Greenwich, en Londres, comenzaría a desplazarse hacia el este cada vez más rápido: llegaría a París en unos pocos cientos de años y, con el tiempo, recorrería el globo muchas veces. Quizá esto motivó, en parte, al Gobierno del Reino Unido a oponerse a este cambio.
Este artículo se publica en colaboración con The Conversation. La publicación no implica que el Foro Económico Mundial respalde estas opiniones.
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Autor: Markus Kuhn es profesor titular de Informática en la Universidad de Cambridge.
Imagen: Personas pasan junto a unos relojes en Reuters Plaza, en Londres. REUTERS/Jon Jones.