O Tempo Universal Coordenado, abreviado como UTC, é o principal padrão de tempo usado no mundo para regular relógios e horários. Ele fornece uma referência para a hora e é a base do tempo civil e dos fusos horários. O UTC facilita a comunicação internacional, a navegação, a pesquisa científica e o comércio.
Adotado pela maioria dos países, o UTC sucedeu o Tempo Médio de Greenwich, ou GMT, no uso cotidiano e nas aplicações comuns. Em áreas especializadas, como a pesquisa científica, a navegação e a medição do tempo, outros padrões também são usados, como o UT1 e o Tempo Atômico Internacional, ou TAI.
A coordenação das transmissões de tempo e frequência pelo mundo começou em 1 de janeiro de 1960. O UTC foi adotado oficialmente como padrão em 1963, e "UTC" se tornou sua sigla oficial em 1967. A versão vigente do UTC é definida pela União Internacional de Telecomunicações.
Desde sua adoção, o UTC passou por ajustes, entre eles a introdução dos segundos bissextos, em 1972. A possibilidade de eliminar esses segundos do sistema de medição do tempo tem sido discutida porque sua inserção pode causar falhas nos sistemas usados pelo mundo. Em 2022, a Conferência Geral de Pesos e Medidas aprovou uma resolução para alterar o UTC e eliminar os segundos bissextos até 2035.
Etimologia
A sigla oficial do Tempo Universal Coordenado é UTC. Sua escolha atendeu ao objetivo da União Internacional de Telecomunicações e da União Astronômica Internacional de usar a mesma abreviatura em todos os idiomas. A solução de compromisso foi UTC, que segue o padrão das abreviaturas das variantes do Tempo Universal, como UT0, UT1, UT2 e UT1R.
McCarthy explicou a origem da sigla:
Em 1967, o CCIR adotou os nomes Coordinated Universal Time e Temps Universel Coordonné para o inglês e o francês, com a sigla UTC para uso nos dois idiomas. O nome "Tempo Universal Coordenado, UTC" foi aprovado por uma resolução das Comissões 4 e 31 da União Astronômica Internacional na 13.ª Assembleia Geral, em 1967, publicada nas Transactions of the IAU de 1968.
O fuso mais a oeste usa UTC−12, com doze horas a menos que o UTC. O mais a leste usa UTC+14, com quatorze horas a mais. Em 1995, o país insular de Quiribáti mudou o horário de seus atóis nas ilhas da Linha, de UTC−10 para UTC+14, para que todas as suas ilhas e atóis estivessem no mesmo dia.
O UTC é usado em muitos padrões da Internet e da World Wide Web. O Network Time Protocol, ou NTP, criado para sincronizar os relógios dos computadores pela Internet, transmite informações de horário no sistema UTC. Quando uma precisão de milissegundos é suficiente, os programas clientes podem obter a hora UTC de servidores oficiais disponíveis na Internet. Para precisões inferiores a um microssegundo, podem obter o horário por sinais de satélites.
Os radioamadores costumam marcar seus contatos em UTC, pois as transmissões em certas frequências podem ser recebidas em muitos fusos horários.
Funcionamento
O UTC divide o tempo em dias, horas, minutos e segundos. Os dias são convencionalmente identificados pelo calendário gregoriano, embora também se possam usar números de dias julianos. Cada dia tem 24 horas, e cada hora tem 60 minutos. Em geral, cada minuto tem 60 segundos, mas a inserção ou retirada ocasional de um segundo bissexto pode fazê-lo ter 61 ou 59 segundos. Na escala UTC, o segundo e as unidades menores, como o milissegundo e o microssegundo, têm duração constante. O minuto e as unidades maiores, como a hora, o dia e a semana, podem variar em duração. As decisões de introduzir um segundo bissexto são anunciadas com pelo menos seis meses de antecedência no Bulletin C, publicado pelo Serviço Internacional de Sistemas de Referência e Rotação da Terra. Não é possível prever esses ajustes com muita antecedência, pois a velocidade de rotação da Terra é imprevisível.
Quase todos os dias UTC têm exatamente 86.400 segundos do Sistema Internacional de Unidades, ou SI, com exatamente 60 segundos em cada minuto. O UTC difere em menos de cerca de um segundo do tempo solar médio, como o UT1, na longitude 0°, definida pelo meridiano de referência do IERS. O dia solar médio é um pouco mais longo que 86.400 segundos do SI. Por isso, o último minuto de um dia UTC é ocasionalmente ajustado para ter 61 segundos. O segundo adicional, chamado de segundo bissexto, compensa a soma das pequenas durações excedentes, de cerca de 2 milissegundos por dia solar médio, acumuladas desde o ajuste anterior. O último minuto de um dia UTC também pode ter 59 segundos, caso a Terra passe a girar mais depressa, uma possibilidade remota que ainda não exigiu esse ajuste. Como a duração dos dias é irregular, as frações de dia juliano não funcionam adequadamente com o UTC.
Desde 1972, o UTC pode ser calculado pela subtração dos segundos bissextos acumulados do Tempo Atômico Internacional. O TAI é uma escala de tempo coordenado que acompanha um tempo próprio idealizado na superfície em rotação da Terra, o geoide. Para se manter próximo do UT1, o UTC apresenta ocasionalmente descontinuidades, nas quais passa de uma função linear do TAI para outra. Essas descontinuidades são os segundos bissextos, introduzidos por meio de um dia UTC com duração irregular. Elas só ocorreram no fim de junho ou de dezembro, mas também podem ocorrer, como segunda opção, no fim de março ou de setembro. O Serviço Internacional de Sistemas de Referência e Rotação da Terra, ou IERS, acompanha e publica a diferença entre UTC e Tempo Universal, DUT1 = UT1 − UTC, e introduz descontinuidades no UTC para manter DUT1 no intervalo aberto entre −0,9 s e +0,9 s.
Assim como o TAI, o UTC só é conhecido com a maior precisão possível depois de transcorrido o tempo em questão. Quem precisa de uma aproximação em tempo real deve obtê-la de um laboratório de tempo, que a distribui por técnicas como o Sistema de posicionamento global ou sinais horários de rádio. Essas aproximações recebem a designação UTC(k), em que k é uma abreviatura do nome do laboratório. O horário de um evento pode ser registrado provisoriamente com base em uma dessas aproximações. Depois, ele pode ser corrigido com as tabelas mensais do Escritório Internacional de Pesos e Medidas, ou BIPM, que fornecem as diferenças entre TAI/UTC e as estimativas TAI(k)/UTC(k) calculadas em tempo real pelos laboratórios participantes. O artigo sobre o Tempo Atômico Internacional apresenta mais detalhes.
Por causa da dilatação do tempo, um relógio padrão que esteja fora do geoide ou em movimento rápido não se manterá sincronizado com o UTC. Nesses casos, como em espaçonaves, usa-se a telemetria de relógios cuja relação com o geoide é conhecida para fornecer o UTC quando necessário.
É impossível calcular o intervalo exato entre dois registros de data e hora em UTC sem consultar uma tabela com os segundos bissextos ocorridos entre eles. Também não se pode calcular a duração exata de um intervalo que termine no futuro e possa abranger uma quantidade desconhecida de segundos bissextos, como o número de segundos TAI entre o instante presente e as 23h59min59s de 31 de dezembro de 2099. Por isso, muitas aplicações científicas que exigem a medição precisa de intervalos de anos usam o TAI. Ele também é comum em sistemas que não conseguem processar segundos bissextos. O tempo GPS fica sempre exatamente 19 segundos atrás do TAI. Nenhum dos dois é afetado pelos segundos bissextos introduzidos no UTC.
Os fusos horários geralmente diferem do UTC por um número inteiro de horas, embora seja necessário consultar a legislação de cada jurisdição quando se exige precisão inferior a um segundo. Há jurisdições que adotam diferenças de um número ímpar de meias horas ou quartos de hora em relação ao UT1 ou ao UTC.
O fuso que adota UTC também pode ser chamado de UTC+0 ou representado pela letra Z, usada por militares e navegadores para o fuso do meridiano de referência. Na identificação dos fusos náuticos, cada fuso recebe uma letra do alfabeto, e Z corresponde ao de Greenwich, o ponto de origem. A letra também corresponde à designação numérica de zero horas. Como a palavra que corresponde a Z no alfabeto fonético da OTAN é "Zulu", o UTC também é chamado de "hora Zulu". Esse uso é especialmente comum na aviação, em que "Zulu" é o padrão universal. Assim, todos os pilotos, onde quer que estejam, usam a mesma contagem de 24 horas, evitando confusões ao voar entre fusos diferentes. A lista de fusos horários militares apresenta as letras usadas para os demais fusos.
Em aparelhos eletrônicos que só permitem escolher o fuso por mapas ou nomes de cidades, é possível selecionar UTC indiretamente escolhendo Acra, em Gana, ou Reiquiavique, na Islândia. Essas cidades usam UTC durante o ano inteiro e não adotam horário de verão. Greenwich e Londres adotam esse ajuste, o que pode causar erros.
O UTC não muda com as estações do ano, mas a hora local, ou tempo civil, pode mudar onde se adota o horário de verão. Na costa leste dos Estados Unidos, por exemplo, a hora local fica cinco horas atrás do UTC no inverno e quatro horas atrás durante o horário de verão.
Na União Europeia, o horário de verão começa à 1h UTC do último domingo de março, com o adiantamento dos relógios em uma hora, e termina à 1h UTC do último domingo de outubro. Essas datas comuns foram estabelecidas por uma diretiva do Parlamento Europeu e do Conselho.
Centros de tempo
Mais de 70 centros oficiais de tempo mantêm relógios atômicos usados no cálculo do UTC pelo mundo. O BIPM calcula o UTC por meio de médias ponderadas das informações enviadas por esses centros. As diferenças de tempo entre eles são publicadas mensalmente na Circular T, que também fornece a lista mais recente dos participantes do UTC.
Em 1928, a União Astronômica Internacional introduziu o termo Tempo Universal, ou UT, para se referir ao GMT com o dia começando à meia-noite. Até a década de 1950, os sinais horários transmitidos por rádio se baseavam no UT e, portanto, na rotação da Terra.
O relógio atômico de césio foi inventado em 1955. Ele permitiu medir o tempo com mais estabilidade e praticidade do que as observações astronômicas. Em 1956, o National Bureau of Standards e o Observatório Naval dos Estados Unidos começaram a desenvolver escalas de tempo baseadas em frequências atômicas. Em 1959, essas escalas já eram usadas para gerar os sinais horários da WWV, que recebem o nome da estação de rádio de ondas curtas que os transmite. Em 1960, o Observatório Naval dos Estados Unidos, o Observatório Real de Greenwich e o Laboratório Nacional de Física, do Reino Unido, coordenaram suas transmissões de rádio para alinhar os ajustes de tempo e as mudanças de frequência. A escala resultante recebeu informalmente o nome de "Tempo Universal Coordenado".
Em uma decisão controversa, a frequência dos sinais foi inicialmente ajustada para acompanhar o ritmo do UT. Depois, ela era mantida constante por relógios atômicos, permitindo-se deliberadamente que se afastasse do UT. Quando a diferença crescia, a fase do sinal era alterada em um salto de 20 milissegundos para voltar a se aproximar do UT. Antes de 1960, foram feitos 29 desses ajustes.
Em 1958, foram publicados dados que relacionavam a frequência recém-estabelecida da transição do césio ao segundo de efemérides. O segundo de efemérides pertence a um sistema de tempo que, quando usado como variável independente nas leis que regem o movimento de planetas e luas do Sistema Solar, permite prever com precisão as posições observadas desses corpos. Dentro dos limites de precisão das observações, os segundos de efemérides têm duração constante, assim como os segundos atômicos. Esses dados permitiram escolher uma duração para o segundo atômico que concordasse com as leis do movimento dos corpos celestes.
A coordenação das transmissões de tempo e frequência pelo mundo começou em 1 de janeiro de 1960. O UTC foi adotado oficialmente em 1963, na Recomendação 374 do CCIR, intitulada Standard-Frequency and Time-Signal Emissions. Em 1967, "UTC" se tornou a sigla oficial de Tempo Universal Coordenado.
Em 1961, o Bureau International de l'Heure começou a coordenar o UTC internacionalmente. O nome Tempo Universal Coordenado, porém, só foi adotado formalmente pela União Astronômica Internacional em 1967. A partir de 1961, os ajustes de tempo passaram a ocorrer a cada poucos meses, com mudanças de frequência no fim de cada ano. Os saltos aumentaram para 0,1 segundo. Essa forma de UTC buscava uma aproximação muito estreita do UT2.
Em 1967, o segundo do Sistema Internacional de Unidades foi redefinido pela frequência fornecida por um relógio atômico de césio. Sua duração era praticamente igual à do segundo do tempo de efemérides. Essa frequência já era usada provisoriamente no TAI desde 1958. Logo se decidiu que não era adequado manter dois tipos de segundo com durações diferentes, o segundo UTC e o segundo do SI usado no TAI. A preferência passou a ser por sinais horários de frequência constante, correspondente ao segundo do SI. Para manter a aproximação do UT, seria necessário fazer apenas ajustes por saltos. Essa solução foi testada em um serviço chamado Stepped Atomic Time, ou SAT, que avançava no mesmo ritmo do TAI e usava saltos de 0,2 segundo para se manter sincronizado com o UT2.
Os saltos frequentes no UTC e no SAT também causavam insatisfação. Em 1968, Louis Essen, inventor do relógio atômico de césio, e G. M. R. Winkler propuseram, de forma independente, que os ajustes fossem feitos apenas em saltos de um segundo, para simplificá-los. O sistema de segundos bissextos foi aprovado em 1970 e entrou em vigor em 1972, com a manutenção do segundo UTC igual ao segundo TAI. A Recomendação 460 do CCIR estabelecia que as frequências portadoras e os intervalos de tempo deveriam permanecer constantes e corresponder à definição do segundo do SI. Os ajustes, quando necessários, deveriam ser de exatamente um segundo, para manter a aproximação do Tempo Universal. Os sinais padrão também deveriam informar a diferença entre UTC e UT.
Como etapa intermediária, no fim de 1971 foi feito um último salto irregular de exatamente 0,107758 segundo TAI. Com isso, a soma dos pequenos ajustes de tempo e frequência no UTC ou no TAI entre 1958 e 1971 chegou a exatamente dez segundos. Assim, 0h UTC de 1 de janeiro de 1972 correspondia precisamente a 0h00min10s TAI da mesma data, e a diferença passou a ser um número inteiro de segundos. O ritmo de avanço do UTC também foi ajustado para coincidir exatamente com o TAI. O UTC passou a acompanhar o UT1 no lugar do UT2. Certos sinais horários começaram a transmitir a correção DUT1, igual a UT1 − UTC, para aplicações que precisavam de uma aproximação do UT1 mais precisa do que a fornecida pelo UTC.
A versão vigente do UTC é definida pela Recomendação UIT-R TF.460-6 da União Internacional de Telecomunicações, intitulada Standard-frequency and time-signal emissions. Ela se baseia no Tempo Atômico Internacional, com segundos bissextos inseridos em intervalos irregulares para compensar a diferença acumulada entre o TAI e o tempo medido pela rotação da Terra. Os segundos bissextos são inseridos conforme necessário para manter a diferença entre UTC e UT1 abaixo de 0,9 segundo. A seção Quantidade de segundos bissextos apresenta o total de ajustes realizados.
Quantidade de segundos bissextos
O primeiro segundo bissexto ocorreu em 30 de junho de 1972. Desde então, esses ajustes ocorreram, em média, uma vez a cada 19 meses, sempre em 30 de junho ou 31 de dezembro. Até julho de 2022, haviam sido inseridos 27 segundos bissextos, todos positivos, deixando o UTC 37 segundos atrás do TAI.
O derretimento acelerado do gelo da Groenlândia e da Antártida devido às mudanças climáticas retardou a rotação da Terra o suficiente para adiar a necessidade de um segundo bissexto negativo, postergando os problemas que esse ajuste poderia causar aos sistemas de computadores. Esse foi o resultado de um estudo publicado em março de 2024 na revista Nature.
Fundamentos
Diferença DUT1 entre UT1 e UTC, em segundos. Os segmentos verticais correspondem aos segundos bissextos.
A velocidade de rotação da Terra diminui muito lentamente devido à desaceleração causada pelas marés, o que aumenta a duração do dia solar médio. A duração do segundo do SI foi calibrada com base no segundo do tempo de efemérides e tem relação com o dia solar médio observado entre 1750 e 1892, analisado por Simon Newcomb. Por isso, o segundo do SI se aproxima de 1/86.400 de um dia solar médio de meados do século XIX. Nos séculos anteriores, o dia solar médio durava menos de 86.400 segundos do SI. Nos séculos mais recentes, sua duração ultrapassa esse valor. Perto do fim do século XX, o dia solar médio, também chamado simplesmente de duração do dia, ou LOD, durava aproximadamente 86.400,0013 s. Essa diferença, ou excesso de LOD, fazia o UT avançar mais devagar que o TAI em cerca de 1,3 milissegundo por dia.
O excesso da duração do dia em relação ao valor nominal de 86.400 s se acumula, fazendo com que o dia UTC, inicialmente sincronizado com o Sol médio, se adiante em relação a ele. Perto do fim do século XX, com a duração do dia 1,3 milissegundo acima do valor nominal, o UTC avançava 1,3 milissegundo a mais que o UT por dia e acumulava um segundo de adiantamento a cada 800 dias, aproximadamente. Os segundos bissextos eram inseridos a intervalos próximos desse valor, atrasando o UTC para mantê-lo sincronizado no longo prazo. O período de rotação real varia por fatores imprevisíveis, como os movimentos tectônicos, e precisa ser observado, pois não pode ser calculado de antemão.
Acrescentar um dia bissexto a cada quatro anos não significa que o ano esteja ficando um dia mais longo a cada quatro anos. Da mesma forma, inserir um segundo bissexto a cada 800 dias não significa que o dia solar médio esteja aumentando um segundo nesse intervalo. Um aumento de um segundo na duração do dia solar médio levaria cerca de 50.000 anos, a uma taxa de 2 milissegundos por século. Essa taxa oscila entre 1,7 e 2,3 milissegundos por século. A fricção das marés, isoladamente, produziria uma taxa de cerca de 2,3 milissegundos por século. O soerguimento do Canadá e da Escandinávia em alguns metros desde o último período glacial reduziu temporariamente essa taxa para 1,7 milissegundo por século nos últimos 2.700 anos. Os segundos bissextos compensam o acúmulo da diferença entre a duração real e a duração nominal do dia. Perto do fim do século XX, essa diferença era de cerca de 1/800 de segundo por dia e, após aproximadamente 800 dias, somava um segundo, quando então se inseria um segundo bissexto.
No gráfico de DUT1, o excesso da duração do dia sobre os 86.400 s nominais corresponde à inclinação descendente dos trechos entre os segmentos verticais. Essa inclinação diminuiu nas décadas de 1980 e 2000 e entre o fim da década de 2010 e a de 2020, devido a pequenas acelerações na rotação da Terra que encurtaram temporariamente o dia. A posição vertical no gráfico corresponde à diferença acumulada, e os segmentos verticais são os segundos bissextos introduzidos para compensá-la. Os ajustes são feitos de modo a manter DUT1 dentro da faixa vertical mostrada no gráfico. Sua frequência depende da inclinação dos segmentos diagonais e, portanto, do excesso da duração do dia. Nos trechos em que a curva sobe, sem contar os segmentos verticais, esse excesso é negativo, ou seja, a duração do dia é inferior a 86.400s.
Futuro
Com a desaceleração da rotação da Terra, os segundos bissextos positivos serão necessários com maior frequência. A taxa de variação de longo prazo da duração do dia é de aproximadamente +1,7 milissegundo por século. No fim do século XXI, o dia deverá durar cerca de 86.400,004 s, o que exigiria um segundo bissexto a cada 250 dias, aproximadamente. Ao longo dos séculos, a frequência dos ajustes se tornaria problemática. Por volta de junho de 2019, começou uma mudança na tendência dos valores de UT1 − UTC. A rotação da Terra passou a se acelerar, aumentando essa diferença, após um período de desaceleração em que segundos bissextos a mantinham abaixo de 0,9 segundo. Se essa tendência continuar, poderá ser necessário um segundo bissexto negativo, que nunca foi usado.
Em algum momento do século XXII, seriam necessários dois segundos bissextos por ano. A inserção apenas em junho e dezembro deixaria de ser suficiente para manter a diferença abaixo de um segundo, e poderia ser necessário introduzir ajustes em março e setembro. Para o século XXV, a projeção é de quatro segundos bissextos por ano, o que também tornaria insuficientes essas quatro oportunidades anuais.
Em abril de 2001, Rob Seaman, do Observatório Nacional de Astronomia Óptica, propôs permitir a inserção de segundos bissextos todos os meses, em lugar de apenas duas vezes por ano.
Em 2022, a Conferência Geral de Pesos e Medidas aprovou uma resolução para redefinir o UTC e abolir os segundos bissextos, mantendo o segundo civil constante e igual ao segundo do SI. Com isso, os relógios de sol se afastariam gradualmente do tempo civil. A eliminação dos segundos bissextos deverá ocorrer até 2035. A resolução mantém a relação entre UTC e UT1, mas aumenta a diferença máxima permitida. O novo limite e a forma de fazer as correções ficaram para discussões futuras. Isso deslocará os movimentos do Sol em relação ao tempo civil, com uma diferença que crescerá de forma quadrática, proporcional ao quadrado do número de séculos transcorridos. É um processo semelhante ao deslocamento das estações do ano em relação ao calendário, causado pela diferença entre a duração do ano civil e a do ano tropical. A mudança no tempo civil seria lenta no início, mas se tornaria acentuada ao longo dos séculos. O UTC e o TAI ficariam cada vez mais adiantados em relação ao UT, coincidindo com a hora solar média de um meridiano que se deslocaria para leste em velocidade crescente. O sistema perderia, assim, sua relação fixa com as coordenadas geográficas baseadas no meridiano do IERS. A diferença entre UTC e UT chegaria a 0,5 hora depois do ano 2600 e a 6,5 horas por volta de 4600.
O Grupo de Estudos 7 e o Grupo de Trabalho 7A da UIT-R não chegaram a um consenso sobre encaminhar a proposta à Assembleia de Radiocomunicações de 2012. O presidente do Grupo de Estudos 7 decidiu levá-la à assembleia de 20 de janeiro de 2012, mas a UIT adiou sua análise para a Conferência Mundial de Radiocomunicações de 2015. A conferência examinou a questão, sem chegar a uma decisão definitiva. Foi decidido prosseguir com os estudos e voltar ao assunto em 2023.
Uma alternativa proposta aos segundos bissextos é a adoção de minutos ou horas bissextas, que exigiriam ajustes apenas a cada poucos séculos.
A Conferência Mundial de Radiocomunicações de 2023, realizada em Dubai, nos Emirados Árabes Unidos, de 20 de novembro a 15 de dezembro, reconheceu formalmente a Resolução 4 da 27.ª Conferência Geral de Pesos e Medidas, de 2022. Essa resolução determina o aumento da diferença máxima entre UT1 e UTC até 2035.
ISO 8601, norma para representar datas e horários.
Relógio atômico, instrumento usado na determinação do tempo atômico.
Hora legal, hora oficial adotada em um país ou região.
Notas
↑A sigla UTC não segue a ordem das palavras em inglês, Coordinated Universal Time, nem em francês, temps universel coordonné. Ela foi adotada como uma solução de compromisso, seguindo o padrão de UT0, UT1 e UT2, para oferecer uma abreviatura padronizada e linguisticamente neutra para uso internacional.
↑O sinal horário de Greenwich, também chamado de the pips, deixou de ser transmitido de Greenwich. A transmissão é feita pelo Laboratório Nacional de Física, em Teddington, no condado de Surrey, e usa UTC.
↑McCarthy & Seidelmann 2009, p.230. Média do período de 1 de janeiro de 1991 a 1 de janeiro de 2009. O valor varia bastante conforme o período escolhido.
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Nota: "UTC" redireciona para este artigo. Para o fuso horário entre UTC−1 e UTC+1, veja UTC+0. Para outros significados, veja UTC (desambiguação).
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