Um balanço de um relógio mecânico bate quatro vezes por segundo. Quase setecentas mil alternâncias por dia, cada uma arrancada de um fluido que esquecemos porque é transparente. O balanço repele o ar, arrasta consigo uma parte dele, deixa-o cair novamente e recomeça. À beira-mar, ninguém se preocupa com isso. No topo do Everest, onde a atmosfera pesa apenas um terço do que pesa em Brest, a pergunta se torna legítima: o que um relógio mecânico realmente faz em altitude?
A resposta que circula nos fóruns e em algumas calculadoras on-line tem o mérito de ser simples. Ela anuncia um adiantamento de tantos segundos por cada mil metros, como se o relógio obedecesse a uma regra de três. O que dizem os laboratórios é mais interessante e bem menos confortável.
A EPFL, a Asulab e o ar transportado pelo balanço
No Laboratório de Mecânica dos Fluidos e Instabilidades da EPFL, o professor François Gallaire conduziu com Thierry Hessler, da Asulab, a divisão de pesquisa do Swatch Group, um projeto com um título incomumente modesto: «Efeito do ar transportado sobre a frequência própria de um balanço com espiral». O título já basta para deslocar o problema: o ar que envolve o balanço não é neutro. Há muito se sabe, escrevem os dois pesquisadores, que a marcha de um relógio varia com a pressão atmosférica. Um segundo por dia parece irrisório. Para um movimento mecânico, porém, é uma margem minúscula: a cada oscilação, o balanço precisa reproduzir quase exatamente o mesmo movimento. Nessa escala, até o ar conta. O balanço o repele, arrasta consigo uma pequena quantidade e encontra uma resistência que varia com sua densidade. Foi esse fenômeno, invisível no pulso, que os pesquisadores da EPFL e da Asulab procuraram medir e modelar, observando também a influência dos elementos que cercam o balanço dentro do movimento. Um balanço não bate em uma atmosfera abstrata: ele bate no pouco ar preso sob um cristal.
Resta a pergunta que todos fazem. Em altitude, o ar fica rarefeito. O balanço encontra, portanto, menos resistência e pode oscilar com uma amplitude ligeiramente diferente. Menos ar, portanto menos amortecimento, portanto mais amplitude: até aqui, a física é dócil. Mas isso não significa que o relógio vá necessariamente adiantar. Tudo depende da maneira como seu movimento reage a essa variação de amplitude. Os relojoeiros falam em isocronismo: no ideal, uma oscilação grande deveria durar exatamente o mesmo tempo que uma menor. Na realidade, nenhum movimento é perfeitamente indiferente a essas variações. Cada calibre tem, portanto, seu próprio comportamento.
Dependendo de seu ajuste, de sua espiral e de seu escape, a mesma subida poderá provocar um ligeiro adiantamento em um relógio e um atraso em outro. A isso se somam o frio, a posição no pulso, o estado da lubrificação e até o magnetismo. Em outras palavras, ninguém pode prever seriamente o que seu relógio fará a 4 000 metros apenas com base na altitude. É menos espetacular do que uma fórmula pronta, mas muito mais próximo da realidade.
Riefler e Shortt: precisão pelo vácuo
Os relojoeiros não esperaram a EPFL para desconfiar da atmosfera. Simplesmente resolveram o problema pela força, retirando o ar.
Em Munique, já no fim da década de 1880, Siegmund Riefler colocou seus reguladores astronômicos em caixas herméticas mantidas sob pressão reduzida, com compensação barométrica integrada. Em 1921, o engenheiro britânico William Hamilton Shortt foi ainda mais longe. Seu relógio de pêndulo livre, o Shortt-Synchronome, suspendia o pêndulo mestre em uma câmara de vácuo e quase deixava de tocá-lo: um impulso eletromagnético de três décimos de segundo a cada trinta segundos, e o pêndulo permanecia livre no restante do tempo, ou seja, durante noventa e nove por cento de sua existência. O objeto serviu como referência para observatórios por mais de vinte anos, de Edimburgo a Greenwich. Em 1984, o Observatório Naval dos EUA retirou um Shortt do armazenamento e o comparou com um relógio atômico: um segundo de erro em dez anos.
Parte da busca pela precisão mecânica no século XX consistiu, portanto, em subtrair o oscilador da atmosfera, em vez de aprender a conviver melhor com ela. Não se compensa o ar, elimina-se o ar. O relógio de pulso nunca teve esse luxo. Seu balanço bate no ar ambiente, e esse ar muda tanto com o clima quanto com a altitude: um relógio deixado sobre uma mesa sofre variações de pressão sem ter se movido um metro. Entre o observatório a vácuo e o cume do Himalaia, a escala muda, mas o problema continua o mesmo: o meio em que o regulador oscila não é uma constante.
Como a NASA levou o Omega Speedmaster para fora do ar
Apenas um cronógrafo mecânico foi levado até o limite dessa lógica, e não era um relógio de alpinismo.
Em 1º de março de 1965, a NASA qualificou o Omega Speedmaster para voos tripulados. Para isso, o cronógrafo teve de passar por uma série de testes particularmente severos: umidade, atmosfera rica em oxigênio, choques, vibrações, ruído, temperaturas extremas e pressão muito baixa. Para isso, o cronógrafo teve de passar por uma série de testes particularmente severos: umidade, atmosfera rica em oxigênio, choques, vibrações, ruído, temperaturas extremas e pressão muito baixa. Um milionésimo de atmosfera; perto disso, o topo do Everest é uma sala bem aquecida. Ainda assim, o Speedmaster saiu dessa campanha funcionando, o que contribuiu para sua qualificação pela NASA. Os cronógrafos concorrentes da Rolex e da Longines-Wittnauer submetidos aos mesmos testes não superaram todos eles. Como não notar a ironia: o único relógio mecânico cujo comportamento quando o ar desaparece conhecemos exatamente é um cronógrafo concebido não para o alpinismo, mas para cronometrar corridas de automóveis.
Favre-Leuba Bivouac, 1962: o relógio mecânico que media a altitude
Existe, no entanto, uma família de relógios que não sofre com a pressão, mas a lê.
Em 1962, a Favre-Leuba apresentou o Bivouac, o primeiro relógio de pulso mecânico a reunir um barômetro e um altímetro. O princípio está em uma cápsula aneroide, um pequeno acordeão metálico selado que se expande quando o ar fica rarefeito e se contrai quando ele se torna mais denso. Seu movimento é transmitido a um ponteiro. O primeiro Bivouac permitia, assim, medir até 3 000 metros sem bateria nem eletrônica. Tudo depende da reação mecânica dessa fina cápsula metálica às variações do ar.
O Bivouac fez sua preparação onde era preciso. Walter Bonatti o usou em 1964 na face norte da Pointe Whymper, nas Grandes Jorasses. Junko Tabei o levou ao Everest em 1975, ano em que se tornou a primeira mulher a alcançar o topo. Quando a marca voltou à carga em 2017 com o Raider Bivouac 9000, elevou a escala para 9 000 metros, o suficiente para cobrir os 8 848 metros do Everest, em uma caixa de titânio de 48 milímetros. Um detalhe resume bem a especialização dessa peça: capaz de medir altitudes muito elevadas, ela é, por outro lado, resistente à água apenas até 30 metros. Foi concebida para ler a pressão em uma única direção.
Everest, 29 de maio de 1953: uma questão relojoeira jamais esclarecida
O Everest também reserva outra incerteza aos entusiastas da relojoaria. Em 29 de maio de 1953, às onze e meia, Tenzing Norgay e Edmund Hillary alcançaram o topo. Sabemos que Norgay usava um Rolex Oyster Perpetual, pois ele próprio confirmou isso. Quanto a Hillary, a questão continua em aberto. Um Oyster Perpetual fabricado em 1950 havia sido entregue a ele antes da expedição e hoje está exposto em Zurique. Mas o alpinista também reconheceu ter levado um Smiths De Luxe britânico, hoje conservado no museu da Clockmakers' Company, em Londres. As duas peças existem, os dois relatos persistem e os arquivos não permitem dizer com certeza qual delas estava em seu pulso no topo.
Você pode ler nosso artigo sobre os relógios de alpinismo que realmente conquistaram o Himalaia.
O que a altitude se recusa a medir
Esperamos de bom grado que a relojoaria responda com um número preciso. A altitude é justamente um campo em que essa precisão se torna enganosa. O que podemos afirmar é bastante simples: quando a pressão diminui, o balanço encontra menos resistência no ar e sua oscilação pode mudar ligeiramente. Essa mudança pode alterar a marcha do relógio, mas seu sentido e sua importância dependem do próprio movimento, de seu ajuste e das condições em que funciona.
Provavelmente é isso que torna a questão mais interessante do que um simples número de segundos perdidos ou ganhos a cada mil metros. Dois relógios podem subir juntos ao mesmo topo e não reagir exatamente da mesma maneira. Os trabalhos da EPFL mostram até onde é preciso mergulhar na mecânica dos fluidos para compreender apenas uma parte do que acontece entre um balanço e os poucos centímetros cúbicos de ar que o cercam.
Quanto a saber se seu relógio vai adiantar ou atrasar na próxima passagem de montanha, será preciso levá-lo até lá. Um ajuste não pode ser adivinhado do vale.
FAQ
Quanto um relógio mecânico pode adiantar ou atrasar em altitude?
Nenhum valor confiável foi publicado, e esse é um ponto a ser lembrado antes de confiar nos estimadores on-line que prometem tantos segundos a cada mil metros. Essas calculadoras ignoram a temperatura, a posição do relógio, o movimento em questão e seu estado de manutenção, quatro fatores cujo efeito frequentemente supera o da pressão isolada. Os trabalhos acadêmicos disponíveis descrevem o mecanismo, não uma constante universal. O método correto continua sendo registrar a marcha do seu relógio no pulso antes e depois da estadia, o que mostrará o comportamento dele, e não uma média teórica.
Meu relógio pode ser afetado pela pressão sem que eu saia do nível do mar?
Sim. A pressão atmosférica não depende apenas da altitude; ela também varia com o clima. A passagem de uma depressão e a de um anticiclone modificam a densidade do ar ao redor do balanço, embora o relógio não tenha saído da mesa de cabeceira. O efeito continua pequeno, mas lembra que um relógio mecânico é um instrumento aberto ao ambiente, e não um sistema fechado.
Por que os relógios de observatório ficavam sob vácuo, enquanto os relógios de pulso nunca ficam?
Porque um relógio de precisão é um móvel, enquanto um relógio de pulso é um objeto usado no corpo. Isolar um pêndulo em uma câmara de vácuo, como fizeram Riefler e depois Shortt, exige volume, imobilidade e manutenção incompatíveis com uma caixa de quarenta milímetros que é remontada, sofre impactos e é aberta para manutenção. O Shortt-Synchronome equipava observatórios, não pulsos. O compromisso adotado para o relógio de pulso sempre foi conviver com o ar, em vez de se livrar dele.
Um relógio resistente à água até 200 metros está mais preparado para a alta montanha?
Não necessariamente, pois não se trata da mesma exigência. Uma caixa de mergulho é projetada para suportar uma pressão externa superior à pressão interna, enquanto a altitude produz exatamente o contrário: o ar preso dentro do relógio se torna mais denso do que o ar externo. O Favre-Leuba Raider Bivouac 9000, capaz de medir 9 000 metros de altitude, é resistente à água apenas até 30 metros, o que ilustra bem a independência entre os dois desempenhos. Para a montanha, o estado das vedações, o comportamento do movimento no frio e a proteção contra choques são mais importantes do que um número de profundidade.
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