Um fuso horário é uma área em que as pessoas usam a mesma hora legal no relógio. Sem esse acordo, cada cidade poderia seguir mais de perto a posição do Sol no próprio céu, e lugares relativamente próximos marcariam horários diferentes. Os fusos tornam possível organizar viagens, trabalho, comunicações e serviços com uma hora comum em regiões inteiras.
A Terra gira, por isso o meio-dia solar chega em momentos diferentes conforme a longitude. Se cada lugar acertasse o relógio apenas pelo Sol, a hora mudaria continuamente de leste para oeste. Os fusos evitam essa sequência de pequenas diferenças ao reunir territórios sob uma mesma hora civil, com fronteiras que podem acompanhar estados, países, ilhas e outras divisões administrativas.
A hora de cada fuso é comparada ao Tempo Universal Coordenado, ou UTC, usado como referência internacional. Um lugar pode estar à frente ou atrás do UTC, e em parte do mundo o relógio também muda durante alguns meses do ano por causa do horário de verão.
A necessidade de coordenar relógios cresceu com viagens de longa distância e com redes de transporte e comunicação. Ferrovias e telégrafos aceleraram a padronização, e os computadores passaram a guardar regras que mudam conforme o lugar e a data. A rotação da Terra cria a diferença de hora solar, mas a hora que aparece no relógio depende de escolhas humanas.
Conceitos e funcionamento Rotação da Terra e tempo solar miniatura|esquerda|upright=0.7|alt=Relógio de sol analemático visto de cima, com uma haste projetando sombra sobre a escala|Num relógio de sol, o meio-dia depende do meridiano local. Em longitudes diferentes, o Sol cruza o meridiano em momentos diferentes, origem física da variação que os fusos substituem por horas civis comuns. Como a Terra gira uma volta completa em cerca de 24 horas, a relação entre longitude e hora pode ser entendida com uma conta simples. Dividindo 360° por 24 horas, chegam-se a cerca de 15° por hora, ou quatro minutos por grau.Se 360° correspondem a 24 horas, 15° correspondem a uma hora e 1° corresponde a quatro minutos. Isso faz o tempo solar médio mudar aos poucos de leste para oeste. Quando o Sol cruza o meridiano de um lugar e chega ali ao meio-dia solar, localidades mais a oeste ainda esperam pelo próprio meio-dia, enquanto as que ficam mais a leste já passaram por ele.
Se cada cidade seguisse apenas o próprio tempo solar, bastariam poucos graus de longitude para surgir uma diferença perceptível entre os relógios. Os fusos horários evitam essa sucessão de pequenas diferenças ao fazer uma área inteira compartilhar a mesma hora civil.Duas cidades no mesmo fuso podem marcar a mesma hora no relógio mesmo quando o Sol ocupa posições um pouco diferentes no céu.
Hora legal, fuso horário e deslocamento UTC miniatura|direita|upright=0.85|alt=Mapa-múndi acompanhado por uma fileira de relógios com horas de cidades diferentes|Relógios de cidades diferentes mostram horas locais distintas. O deslocamento UTC dá a diferença numérica, enquanto o nome do fuso guarda as regras que podem mudar esse valor. A hora legal é a hora adotada oficialmente para uso civil em um território.Aqui, 'jurisdição' é o território em que uma autoridade pode estabelecer regras oficiais, como um país, estado, província ou território. Um fuso horário reúne lugares que seguem a mesma regra de hora civil em determinado período. O deslocamento UTC informa apenas quantas horas e minutos separam a hora local do Tempo Universal Coordenado naquele instante. UTC−05:00, por exemplo, diz que a hora local está cinco horas atrás do UTC, mas não informa se o relógio muda em outra época do ano.
Em computadores, America/Sao_Paulo, usado para Brasília e grande parte do Brasil, guarda mais informação do que −03:00. O número indica apenas a diferença em relação ao UTC naquele instante,Um número como −03:00 diz apenas quantas horas separam a hora local do UTC. Ele não guarda as regras que valeram em outras datas ou que possam mudar no futuro. enquanto o identificador do fuso permite consultar as regras aplicáveis a datas diferentes. Assim, um sistema que recebe America/Sao_Paulo pode levar em conta mudanças históricas da hora legal e usar as regras disponíveis para a data consultada, algo que o deslocamento −03:00, sozinho, não consegue fazer.
Conceito O que informa Exemplo Tempo solar local Hora baseada na posição média ou aparente do Sol no meridiano do lugar O meio-dia solar ocorre quando o Sol cruza o meridiano local Hora legal Hora adotada oficialmente por uma jurisdição Hora usada para atos civis, serviços e horários públicos Fuso horário Região submetida à mesma regra de hora civil em determinado período Horário de Brasília Deslocamento UTC Diferença numérica entre a hora local e o UTC em um instante UTC−03:00 Identificador de fuso Conjunto de regras históricas e previstas para uma região America/Sao_Paulo Horário de verão Mudança sazonal do deslocamento em algumas jurisdições Adiantamento do relógio durante parte do ano
Fusos ideais e limites legais miniatura|esquerda|upright=1.0|alt=Mapa-múndi colorido por fusos horários, com faixas que desviam de linhas longitudinais regulares|Fusos geométricos teriam 15° de largura. No uso civil, suas bordas acompanham fronteiras e decisões administrativas. Se os fusos seguissem apenas a geometria da Terra, haveria 24 faixas ideais de 15° de longitude, cada uma centrada em um meridiano múltiplo de 15°.Isso quer dizer 0°, 15°, 30°, 45° e assim por diante, para leste ou oeste do meridiano de origem. No mapa real, porém, as zonas de hora legal acompanham fronteiras e decisões administrativas e podem se afastar bastante dessas faixas regulares.
Duas localidades separadas por 30° de longitude têm cerca de duas horas de diferença entre seus tempos solares médios, o equivalente a dois fusos de uma hora num desenho puramente geográfico. A hora civil pode seguir outra divisão se a lei mantiver cidades ou regiões vizinhas no mesmo horário.Uma fronteira de fuso pode fazer curvas para manter cidades ou regiões que trabalham juntas usando a mesma hora. A longitude determina a diferença solar, e a regra civil determina o horário mostrado no relógio.
GMT, UT1 e UTC miniatura|direita|upright=0.8|alt=Gráfico da diferença UT1 menos UTC em segundos, com uma sequência de rampas e saltos|A diferença entre UT1 e UTC muda conforme a rotação da Terra, e os saltos do gráfico correspondem aos segundos intercalares que mantêm as duas escalas próximas. Antes do UTC, o Tempo Médio de Greenwich, conhecido pela sigla GMT, fornecia uma referência internacional baseada no tempo médio do meridiano de Greenwich. A astronomia também usa o UT1, que acompanha a rotação observada da Terra e corresponde ao tempo solar médio de Greenwich em uma escala definida com métodos astronômicos atuais.UT1 não é a hora que aparece normalmente num relógio comum. É uma escala ligada à rotação real da Terra e usada sobretudo em astronomia e geodesia.
O Tempo Universal Coordenado usa relógios atômicos como base e é a referência internacional a partir da qual se expressam os deslocamentos dos fusos civis. Como a rotação da Terra não é perfeitamente regular, o sistema em vigor usa segundos intercalares para manter o UTC próximo do UT1.Um segundo intercalar é um ajuste ocasional de um segundo no UTC. Ele existe para impedir que a escala dos relógios atômicos se afaste demais da rotação da Terra. A diferença entre as duas escalas é mantida abaixo de 0,9 segundo em valor absoluto. Em 2022, a Conferência Geral de Pesos e Medidas decidiu que, em 2035 ou antes, esse limite será ampliado, mudando o regime usado para os segundos intercalares.
Horário de verão
miniatura|esquerda|upright=1.0|alt=Mapa mundial do uso atual e passado do horário de verão, com regiões em azul, laranja e vermelho|Uso atual e passado do horário de verão. Em azul, regiões que o usam; em laranja, regiões que já o usaram, mas o abandonaram; em vermelho, regiões que nunca o adotaram.
Quando um país ou região adota horário de verão, o relógio costuma avançar uma hora perto do início da primavera e voltar no outono.Na mudança para a frente, uma faixa de horários do relógio é pulada. Na mudança para trás, uma faixa pode ocorrer duas vezes. George Vernon Hudson propôs um ajuste sazonal dos relógios em 1895, e William Willett publicou outra proposta em 1907. Durante a Primeira Guerra Mundial, o Império Alemão e a Áustria-Hungria adotaram a mudança em 1916 para levar mais luz do dia ao fim da tarde e reduzir o uso de iluminação artificial e combustível.Em 1916, economizar combustível fazia parte do esforço de guerra. As regras diferem entre países, e perto do equador o horário de verão é pouco usado porque a duração do dia muda pouco entre as estações.
Com uma hora padrão, cidades que teriam minutos de diferença pelo tempo solar podem usar o mesmo relógio civil. Governos ainda podem mudar fronteiras, deslocamentos e datas de horário de verão, por isso calendários e sistemas digitais precisam receber novas regras quando elas entram em vigor. A base de dados da IANA reúne essas mudanças para uso em software.
História miniatura|direita|upright=0.75|alt=Relógio alto do século XVII com muitos mostradores circulares em sua estrutura|Este relógio mundial de 1690 tem mostradores separados para as horas de lugares diferentes, numa época em que cada localidade ainda podia seguir sua própria hora solar.
Da hora solar local à hora padrão
miniatura|esquerda|upright=0.65|alt=Relógio público redondo instalado numa parede de tijolos no Observatório Real de Greenwich|O Tempo Médio de Greenwich deu às ferrovias britânicas uma referência comum enquanto muitas localidades ainda mantinham sua própria hora.
Antes de existirem horas padronizadas, o movimento aparente do Sol era a referência mais direta para marcar o tempo. Como o tempo solar muda com a longitude, cada grau de longitude corresponde a cerca de quatro minutos de diferença. Recife e Brasília, por exemplo, ficam separadas por cerca de 13 graus de longitude, o que corresponde a aproximadamente 52 minutos de diferença entre seus meios-dias solares.
A diferença entre Recife e Brasília ajuda a visualizar uma relação que existe independentemente dos fusos horários. Durante muitos séculos, o próprio Sol serviu para acompanhar a passagem das horas. Um relógio de sol encontrado no Vale dos Reis, datado de cerca de 1200 a.C., tinha precisão suficiente para organizar turnos e intervalos de trabalhadores. Séculos depois, Hiparco propôs usar eclipses do Sol e da Lua para comparar horários locais e calcular diferenças de longitude, ideia conservada na Geographica de Estrabão.
Fundado em 1675, o Observatório Real de Greenwich passou a produzir observações e referências de tempo ligadas ao meridiano de Greenwich, úteis aos navegadores que precisavam determinar a longitude no mar.Saber a longitude era essencial para descobrir a posição leste-oeste de um navio. Para calculá-la por cronômetro, comparava-se a hora local com uma referência mantida em Greenwich.
Hora ferroviária miniatura|direita|upright=0.8|alt=Placa memorial sobre a convenção ferroviária de hora padrão de 1883|A convenção ferroviária norte-americana de 1883 substituiu muitos horários locais por fusos padrão, reduzindo o problema de estações que precisavam operar com relógios diferentes.
Com trens e telégrafos ligando cidades cada vez mais depressa no século XIX, manter uma hora solar diferente em cada localidade passou a criar problemas práticos. A Great Western Railway começou a usar o Tempo Médio de Greenwich em seus horários em novembro de 1840, e outras companhias britânicas seguiram o mesmo caminho. Essa hora comum das ferrovias ficou conhecida como railway time, ou hora ferroviária.A expressão significa literalmente 'hora ferroviária'. Não era uma hora especial dentro do trem, mas uma hora comum adotada pelas companhias para organizar partidas, chegadas e conexões.