martes, 28 de febrero de 2012

La órbita de la Tierra y el año bisiesto

¿Por qué insertamos un día más al calendario en febrero, cada cuatro años (año bisiesto)?
Si el día es de 24 horas, el año de 365 días y la Tierra realiza una revolución en un año.
Bueno, no precisamente.

Primero aclaremos que lo anterior se refiere al calendario gregoriano, usado por la gran mayoría de la humanidad. Fue diseñado para mantener la fecha del equinoccio de marzo lo más cercana al día 21, por lo que requiere ciertos ajustes, como agregar un día más al mes de febrero cada cuatro años, con algunas excepciones, de la siguiente manera: Cada año que es exactamente divisible por cuatro es un año bisiesto, excepto los años que son exactamente divisible por 100; los años de cambio de siglo que son exactamente divisibles por 400 son años bisiestos.
Por ejemplo, el año 1900 no fue bisiesto, ni lo será 2100, pero el año 2000 y el 2400 si.

La humanidad ha diseñado calendarios como una manera de sistematizar sus actividades, principalmente alrededor de las estaciones, para regular los períodos de siembra y cosecha, festividades religiosas, o políticas, etc. 
Para construir un calendario contamos con la ayuda de fenómenos repetitivos, que lo hacen con una periodicidad confiable, como las lunaciones, los solsticios y equinoccios, las pasadas cenitales del Sol, la salida heliacal de Sirio, el ciclo sinódico de Venus, etc. 

El acople a esos ciclos dio origen a la semana el mes y el año que conocemos.
El reto de cualquier diseñador de un calendario es ajustar y sincronizar un número entero de días, semanas, meses, “tzolkines”, “haabs”, o años, al periodo de un fenómeno natural, que al ser medido cuidadosamente, resulta en un número entero de unidades y algunos decimales.

Todos los calendarios que no realizan algún tipo de ajuste, o corrección, para mantenerlo dentro de límites razonables en concordancia con el modelo natural escogido, sufrirán el defecto de que una cierta fecha, por ejemplo el inicio de su ciclo calendárico, variará con el tiempo y pasará por todas las estaciones, o climas de la Tierra. 
Las constelaciones de fondo para la fecha escogida, eventualmente serán todas las zonas de la esfera celeste. Esto podría considerarse sin importancia, para algunos pueblos, pero si se desea una cierta repetitividad, necesariamente habrá que hacer correcciones periódicas.

Los calendarios maya “Tzolkin” y “Haab”, creo que no hacen este tipo de correcciones.
Tampoco el Calendario Islámico, por ser estrictamente lunar y así, el mes de Ramadán en el 2000 ocurrió entre el 8/12/1999 y el 7/01/2000, mientras que en el 2012 será entre el 21/07 y el 19/08.
Por el contrario, el Calendario Persa, con sus ajustes, es quizás el más preciso que se usa actualmente.

Bueno ahora volvamos a la órbita de la Tierra alrededor del Sol.
Para medir el tiempo de una revolución debemos escoger un punto de partida, que podría ser el perihelio, el solsticio, u otro.
  • Respecto a las estrellas fijas (año sideral): 365.256363004 días, o 365d 6h 9min 9.76s. 
  • De equinoccio a equinoccio (año tropical): 365.2421897 días, o 365d 5h 48min 45.19 s. 
  • De perihelio a perihelio (año anomalístico): 365.259636 días, o 365d 6h 13min 52.6 s.
Así que, con mucho, poco o ningún conocimiento de las anteriores cantidades, el diseñador de un calendario solar, si quiere mantenerlo más o menos acoplado a las estaciones, debe proponer un sistema de correcciones que mantenga dichos valores cercano a los 365 días del calendario civil (gregoriano) y que sea simple para el usuario.

Para mi discusión voy a escoger la duración del año tropical, esto es, ida y regreso al equinoccio vernal. Tiene el problema de la precesión del eje de rotación de la Tierra, que actualmente hace dicho año, unos 20 minutos más corto que el año sideral, pero es una referencia, casi tan buena como las otras.

Supongamos que en el momento exacto de la posición del Sol en el equinoccio vernal (digamos que el 21 de marzo del 2009) iniciamos un cronómetro (0 días, 0 horas, 0 minutos, 0.000 segundos) y esperamos a que se complete una vuelta, es decir hasta el siguiente regreso a dicho punto.
Cuando han transcurrido 365 día (en un año ordinario), aún faltan 5 horas, 48 minutos y 45.19 segundos para llegar al equinoccio y completar una revolución, pero simplemente lo olvidamos (de momento), para mantener el equinoccio (porque así lo deseamos) el 21 de marzo de 2010
En ese momento iniciamos el año siguiente con un nuevo cronómetro en cero, pero que tiene 5.81 horas de adelanto  con respecto al primer cronómetro que se pondría en cero al momento del equinoccio e iniciaría un nuevo conteo de 365.2421897 días. 
Se hace lo mismo durante el 2011.

Cuando estemos recorriendo la órbita correspondiente al año 2012 y se acercan los 365 días, de nuevo somos concientes de que falta aún por recorrer la distancia equivalente a las 5.81 horas de esta cuarta vuelta.
Entonces, usamos los otros tres adelantos que sumados a este dan (4 x 5.81 horas) = 23.25 horas de adelanto y  atrasamos el calendario 1 día completo, introduciendo el día bisiesto.

Se hace el ajuste en febrero, por conveniencia, ya que es el mes regular con menor número de días. El motivo se remonta a la época de la fundación de Roma, el calendario romano y la reforma de julio César (calendario juliano). 
Note que es efectivamente un atraso en el calendario, pues cuando termine el día 28 de febrero, en vez de seguir el 1 de marzo, intercalamos el 29 de febrero.
Además no quedamos con saldo en cero, cada cuatro años estamos acumulando una diferencia de horas, la cual se mantiene durante unos 100 años, hasta que se aplique (o no) la segunda parte de la regla (¡en el año 2400!).

Bueno, para todos los nacidos un día 29 de febrero, feliz cumpleaños.

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