jueves, 26 de marzo de 2015

La medida del tiempo y su importancia en aviación


Por lo general, se acepta que el tiempo es una magnitud física con la que medimos la duración o separación de dos eventos. En física relativista el concepto se complica un poco, pero en general se acepta que el tiempo existe, que comienza con el Big Bang y que la flecha del tiempo es unidireccional. 

Los seres humanos estamos dotados con la capacidad de encontrar patrones en casi todo lo que vemos. Hemos tratado de medir el tiempo desde que fuimos conscientes de nuestra propia existencia. El hombre primitivo no disponía de instrumentos sofisticados, pero era un gran observador de la naturaleza. La estaciones, los movimientos de los astros, sobre todo el movimiento aparente del sol, etc dio lugar a la astronomía y el invento del reloj. 

Un reloj es cualquier dispositivo que puede medir el tiempo transcurrido entre dos eventos que suceden respecto de un observador. Desde los primitivos relojes solares, la perfección de la medida del tiempo dio lugar al desarrollo de relojes y cronómetros muy sofisticados. Hoy en día, dichos relojes, llegan a tener una precisión increíblemente alta, se trata de los relojes atómicos. Todos los relojes modernos, empezando en los mecánicos, miden el tiempo a base de "tic tacs", incluso el reloj atómico está calibrado para dar un "tac" después de medir 9.192.631.770 vibraciones del átomo de Cesio posteriores a un "tic". La resonancia natural del átomo de Cesio como motor de nuestro reloj representa una precisión (error) de un par de segundos en más o menos un millón de años. Para los que nos dedicamos a esto de la aviación no está nada mal.


La navegación aérea (heredera de la navegación  marítima) es dependiente de la medición precisa del tiempo. Los modernos sistemas de posicionamiento global, por ejemplo, están basados en satélites que utilizan los relojes atómicos a los que antes nos referíamos. El término nudo que empleamos en aviación para medir la velocidad es un concepto que también nos llega de la navegación marítima. 1 nudo es una milla náutica por hora (1.852 metros/hora). El nudo (knot en inglés) deriva del antiguo proceso de medición de la velocidad en un barco. Antiguamente, un tripulante disponía de una cuerda o línea con nudos a intervalos regulares (generalmente una braza) y una pieza de madera, originalmente un simple tronco, atado a un extremo (tal dispositivo fue la primitiva corredera). Otro tripulante disponía de un reloj de arena de alrededor de medio minuto. El primero arrojaba el tronco al agua por la popa y dejaba correr la línea que, en su primer tramo, no tenía nudos a fin de darle tiempo al tronco a flotar y quedar estacionario en el agua. Cuando llegaba al primer nudo daba la orden al otro tripulante para que diera vuelta el reloj y comenzara a contar el tiempo preestablecido. Cuando caía el último grano de arena, el tripulante a cargo del reloj daba la orden de hacer firme la línea. Habitualmente, el tripulante que sostenía la línea iba contando los nudos de ésta en la medida que iba dejando correr la línea, por lo cual bastaba estimar la fracción de cuerda entre el último nudo y su mano para informar la velocidad. Distintas marinas habían normalizado tanto la distancia entre los nudos como el tiempo del reloj, pero la proporción entre ellos siempre es tal que resulta en la medición de la misma cantidad de millas náuticas (1 milla náutica es un minuto de arco de meridiano o 1.852 metros) por hora.

En aviación se utiliza siempre el UTC o Tiempo Universal coordinado, a veces llamado hora Zulu que no es más que la hora que existe en el meridiano 0° de Greenwich. La principal ventaja de este estándar es que permite usar como referencia una hora en común y no las horas locales con las cuales se requería un proceso de transformación. Los planes de vuelo también utilizan UTC para el registro de tiempo. Los modernos gestores de abordo (FMS) calculan la distancia y el tiempo de un vuelo. Simplemente dándole como referencia inicial un punto de partida y la información meteorológica, el módulo de cálculo del FMS nos informará del tiempo estimado de llegada (ETA) al destino y también nos proporcionará algo de suma importancia, nuestro consumo de combustible durante el vuelo. Si no llegamos a tiempo a nuestro destino (de acuerdo a nuestro plan de vuelo) se declarará una emergencia para que alguien salga en nuestra búsqueda. 

La legislación aeronáutica establece que los pilotos, ademas del instrumental necesario para volar y navegar, tengan a bordo un indicador de la hora exacta, ya sea como reloj de pulsera o un reloj integrado en la aeronave. Aprovechando esta normativa, muchos fabricantes de relojes (sobre todo Suizos) han sacado al mercado mucho relojes específicamente diseñados para pilotos o aviadores, tal como gusta llamar la marina a sus pilotos. Uno de los fabricantes más famosos es Breitling. El Breitling Emergency (en la ilustración) contiene un transmisor de radiofrecuencia en la banda de emergencia de aviación civil (121.5 MHz), que hace sirve como reserva de los ELT airborne beacon. 

La medida del tiempo en aviación también es importante para cumplir con la normativa. Algunos países sólo permiten vuelo visual (VFR) durante el día por lo que el piloto debe saber el momento exacto del final de la luz del día (ocaso) para asegurarse de aterrizar antes de ese momento. 

Información básica que todo piloto debe de conocer sobre la medida del tiempo

La rotación de la Tierra

En 365 días, la Tierra gira alrededor del Sol y este período se llama un año. Al mismo tiempo, también gira alrededor de su propio eje en un cierto período de tiempo, llamado día. La rotación diaria es hacia el este y esto hace que la salida del sol en el este y el ajuste en el oeste.

Año bisiesto

La órbita de la Tierra alrededor del Sol no es exactamente 365 días, sino que el movimiento es 5 horas, 48 ​​minutos y 45 segundos más. Por este motivo se debe de realizar una corrección cada cuatro años, es lo que se conoce como año bisiesto de 366 días (por lo general a finales de febrero). A esto hay que añadir una corrección final con la eliminación de 3 días cada 400 años, el próximo periodo donde esto ocurrirá es en 2100.

Estaciones

El eje de la Tierra está inclinado unos 23° 27'. El resultado es que tenemos 4 estaciones diferentes en las que la Tierra se mueve alrededor del sol. La inclinación tampoco es permanente, se tambalea un poco provocando ligeras variaciones a lo largo de las estaciones. Incluso la distancia entre la Tierra y el sol no es la misma durante todo el año. Esto crea variaciones en el clima en esas temporadas.

Afelio y el perihelio

La mayor distancia Tierra-Sol es durante el comienzo de julio, y se llama afelio. La distancia más corta es durante los primeros días de enero, llamado perihelio. Esto varía enormemente causando todo tipo de cambios estacionales del clima global. Pero no hay por qué preocuparse, es algo normal.

Días y horas

Como se dijo antes, la Tierra gira alrededor de su eje y lo hace que en 24 horas, es decir 15° por hora. Cada hora se divide en 60 minutos (00 a 59 segundos). Las horas están numeradas desde las 00 a las 23 horas. En todo el mundo la aviación utiliza un reloj de 24 horas basado en el estándar UTC, Tiempo Universal Coordinado. Se solía llamar antiguamente GMT, o Greenwich Mean Time.

Zonas horarias

La Tierra también se divide en zonas de tiempo y cada zona es de aproximadamente 15°, igual a una hora. De esta manera cada zona tiene su propio tiempo local, aunque el tiempo medio local (ver más abajo) es diferente para cada uno de los meridianos de longitud en esa zona. Greenwich (GMT) se encuentra en la zona de tiempo Z (Zulu).

 Mediodía

Al mediodía, el sol está en su punto más alto en el cielo y esto va a suceder todos los días sobre todos y cada uno de los meridiano, y así cada 24 horas. Un día comienza a las 00 horas en el anti-meridiano o meridiano opuesto a la posición del sol. La mayoría de los países aplican hoy algún tipo de horario de verano, hay que asegurarse de leer la AIP para ver cuando comienza o expira el período. Es importante poder volar en VFR y asegurarse de que el aeropuerto no cierre justo después del atardecer. VFR no está permitido después de la puesta del sol.

Luz del día y Ahorro

Debido a la rotación de la Tierra, el sol sale por el este y se pone por el oeste. En cualquier lugar durante el periodo orto-ocaso tenemos luz solar. Como es fácil imaginar, esto será diferente en distintas latitudes. Durante el invierno en las latitudes extremas no habrá muchas horas de luz y los días serán cortos, mientras que en latitudes de entre 30° N y 30° S la duración del día será parecida a la de la noche.

Luz del sol

La luz del sol es el período entre la salida y la puesta del sol. Sunrise (orto) es el momento exacto en el que la parte superior del sol es visible en el horizonte y el atardecer (ocaso) es cuando la parte superior del sol desaparece bajo el horizonte.

Crepúsculo

Después de la puesta de sol debajo del horizonte todavía existe un poco de luz debido a la difracción de los rayos solares y lo mismo sucede en la mañana, justo antes de que el mismo sol sea visible. Estos períodos cortos se llaman crepúsculo y se mide cuando el centro del Sol es de 6 ° por debajo del horizonte. El tiempo que le lleva al sol pasar estos 6 ° varia con la latitud. Este período es muy corto en las latitudes más bajas, cercanas al ecuador.

Luz

La luz del día comienza cuando el centro del disco solar está 6 ° por debajo del horizonte en el este y termina cuando el centro del Sol es más de 6 ° por debajo del horizonte en el oeste. Por lo tanto: la luz del día = mañana crepuscular + luz solar + crepúsculo de la tarde.
La duración de la luz diurna depende de la estación (inclinación de la tierra) y la latitud del observador. Las condiciones atmosféricas y la altitud también tienen un efecto pronunciado sobre la duración de la luz del día, que puede afectar al vuelo VFR al final del día.

El horario de verano

La mayoría de los países han implementado algún tipo de horario de verano durante el periodo de marzo a octubre, donde el reloj se adelanta una hora.

¿Qué hora es?

Cuando el sol pasa por el punto máximo o meridiano de verticalidad (mediodía) comienza a declinar hacia el oeste. Antes de esa posición de mediodía las horas son (AM) o antes del meridiano y después son (PM) posteriores al meridiano. De esta forma, podemos tener 1:00 AM o 1:00 PM. Para que no se confundan los términos o se puedan malinterpretar, la aviación utiliza UTC, por ejemplo para planificación de vuelos.

Local Mean Time, LMT

Esta es la hora concreta en un meridiano de longitud, cada meridiano tiene su propia hora local. Por ejemplo: si el LMT en longitud 30° W es 12:00, cuando el sol pase otros 15° W, será una hora más tarde, 1300 LMT. 

Tiempo Universal Coordinado, UTC y LMT

El UTC fue llamado antiguamente GMT o Greenwich Mean Time. UTC es GTM en el meridiano 0° (y hasta 15° oeste), donde esta zona horaria (Z) tiene un desplazamiento UTC cero. UTC u hora Zulú es la que se utiliza como referencia en aviación, todos los planes de vuelo y otros usos del tiempo están relacionados con este estándar. 

Pregunta: ¿cuál es la LMT a 90 ° 45'E en 0915Z?


Solución

Para resolver esto, calcular de la siguiente manera: Si 15° de longitud son una hora en tiempo, entones 90° dividido por 15° son 6 horas. 45' de longitud son 3 minutos de tiempo. La respuesta debería ser 0915Z más 0603 horas = 1518LMT en 90 ° 45'E.

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