Международное атомное время - International Atomic Time

Международное атомное время (TAI, от французского названия Temps Atomique International[1]) является высокоточным атомный координировать стандарт времени на основе условного отрывка подходящее время на земной шар с геоид.[2] Это основная реализация Земное время (с фиксированным смещением эпоха ). Это также основа для Всемирное координированное время (UTC), который используется для гражданского хронометража на всей поверхности Земли. На 1 января 2017 г., когда другой второй прыжок был добавлен,[3] TAI опережает UTC ровно на 37 секунд. 37 секунд являются результатом начальной разницы в 10 секунд в начале 1972 года плюс 27 дополнительных секунд по всемирному координированному времени с 1972 года.

TAI может сообщаться с использованием традиционных средств указания дней, перенесенных из неоднородных стандартов времени, основанных на вращении Земли. В частности, оба Юлианские дни и Григорианский календарь используются. TAI в таком виде был синхронизирован с Всемирное время в начале 1958 года, и с тех пор они разошлись из-за меняющегося движения Земли.

Операция

TAI - это средневзвешенное того времени хранится более 400 атомные часы[4] в более чем 50 национальных лабораториях по всему миру.[5] Большинство задействованных часов цезиевые часы; то Международная система единиц (SI) определение второй основан на цезий.[6] Часы сравниваются с помощью GPS сигналы и двусторонняя спутниковая передача времени и частоты.[7] Из-за усреднение сигнала TAI - это порядок величины более стабильный, чем его лучшие составляющие часы.

Участвующие учреждения транслируют каждую трансляцию в реальное время, частотный сигнал с временные коды, что является их оценкой TAI. Временные коды обычно публикуются в формате UTC, который отличается от TAI известным целым числом секунд. Эти временные шкалы обозначены в виде UTC (NPL) в формате UTC, где НПЛ в этом случае идентифицирует Национальная физическая лаборатория, Великобритания. Форма TAI может быть обозначена TAI (NPL). Последнее не следует путать с TA (NPL), который обозначает независимую атомную шкалу времени, не синхронизированную с TAI или чем-либо еще.

Часы в разных учреждениях регулярно сравнивают друг с другом. В Международное бюро мер и весов (BIPM, Франция) объединяет эти измерения для ретроспективного расчета средневзвешенного значения, которое образует наиболее стабильную временную шкалу.[5] Эта комбинированная шкала времени ежемесячно публикуется в "Циркуляре T",[7] и это канонический TAI. Эта шкала времени выражается в виде таблиц разностей UTC - UTC (k) (эквивалент TAI - TAI (k)) для каждого участвующего учреждения k. В том же проспекте также приведены таблицы TAI - TA (k) для различных несинхронизированных атомных шкал времени.

Ошибки в публикации могут быть исправлены путем выпуска исправления ошибочного Циркуляра T или исправлений в последующем Циркуляре T. Кроме того, после публикации в Циркуляре T шкала TAI не пересматривается. Оглядываясь назад, можно обнаружить ошибки в TAI и сделать более точные оценки истинной собственной шкалы времени. Поскольку опубликованные проспекты являются окончательными, более точные оценки не создают еще одной версии TAI; вместо этого считается, что он создает лучшую реализацию Земное время (TT).

История

Ранние атомные шкалы времени состояли из кварцевые часы с частотами, откалиброванными по одиночным атомным часам; атомные часы не работали непрерывно. Службы атомного хронометража начали экспериментально в 1955 году, используя первые атомные часы цезия на Национальная физическая лаборатория Великобритании (NPL). Он был использован как основа для калибровки кварцевых часов на Королевская Гринвичская обсерватория и установить шкалу времени, названную Greenwich Atomic (GA). В Военно-морская обсерватория США начал шкалу A.1 13 сентября 1956 г., используя Атомихрон коммерческие атомные часы, за которыми следует шкала NBS-A на Национальное бюро стандартов, Боулдер, Колорадо 9 октября 1957 г.[8]

В Международное бюро времени (BIH) начал шкалу времени, Tм или AM, в июле 1955 года, используя как местные цезиевые часы, так и сравнения с дальними часами с использованием фазы VLF радиосигналы. Шкала BIH, A.1 и NBS-A были определены эпоха в начале 1958 г.[а] Процедуры, используемые БиГ, эволюционировали, и название шкалы времени изменилось: «A3» в 1964 году.[10] и "TA (BIH)" в 1969 году.[11]

Секунда СИ была определена в терминах атома цезия в 1967 году. С 1971 по 1975 год Генеральная конференция по мерам и весам и Международный комитет мер и весов принял ряд решений, которые обозначили шкалу времени МБМВ Международное атомное время (TAI).[12]

В 1970-х годах стало ясно, что часы, участвующие в TAI, тикают с разной скоростью из-за гравитационное замедление времени, и комбинированная шкала TAI, следовательно, соответствовала среднему значению высоты различных часов. Начиная с юлианской даты 2443144.5 (1 января 1977 г., 00:00:00), к выходным данным всех участвующих часов были применены поправки, чтобы TAI соответствовал надлежащему времени в средний уровень моря (в геоид ). Поскольку часы в среднем находились значительно выше уровня моря, это означало, что TAI замедлился примерно на одну часть триллиона. Прежняя нескорректированная шкала времени продолжает публиковаться под названием EAL (Echelle Atomique Libre, смысл Свободная атомная шкала).[13]

Момент начала применения гравитационной поправки служит эпохой для Барицентрическое координатное время (TCB), Геоцентрическое координатное время (TCG) и Земное время (TT), которые представляют три основных временных шкалы Солнечной системы.[14] Все три шкалы времени были определены так, чтобы читать JD 2443144.5003725 (1 января 1977 г. 00: 00: 32.184) именно в этот момент.[b] Отныне TAI был реализацией TT с уравнением TT (TAI) = TAI + 32,184 с.[15]

Продолжающееся существование TAI было поставлено под сомнение в письме 2007 года от BIPM в ITU-R, в котором говорилось: «В случае переопределения UTC без дополнительных секунд CCTF рассмотрит возможность обсуждения возможности подавления TAI, поскольку он останется параллельно непрерывному всемирному координированному времени ".[16]

Отношение к UTC

UTC - это прерывистый шкала времени. Регулярно корректируется с помощью дополнительных секунд. Между этими корректировками он состоит из сегментов, привязанных к атомному времени. С начала в 1961 году по декабрь 1971 года корректировки производились регулярно в долях дополнительных секунд, так что UTC приблизительно соответствовало. UT2. Впоследствии эти корректировки производились всего за несколько секунд, чтобы приблизительно UT1. Это был компромиссный вариант, позволяющий установить масштаб времени для публичного вещания; менее частая корректировка на целую секунду означала, что шкала времени будет более стабильной и ее легче синхронизировать на международном уровне. Тот факт, что он продолжает приближаться к UT1, означает, что такие задачи, как навигация которые требуют источника универсального времени, по-прежнему хорошо обслуживаются общедоступной трансляцией UTC.[17]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Они должны были читать юлианскую дату 2436204.5 (1 января 1958 г., 00:00:00) в соответствующий UT2 мгновенное. Однако каждая обсерватория использовала свое значение UT2.[9]
  2. ^ Смещение 32,184 секунды предназначено для обеспечения преемственности со старым эфемеридное время.

Рекомендации

  • «История TAI-UTC». Департамент службы времени, Военно-морская обсерватория США. 2009. Архивировано с оригинал 19 июля 2011 г.. Получено 4 января 2010.
  • «Международное атомное время». Международное бюро мер и весов. В архиве из оригинала 10 января 2011 г.. Получено 24 января 2020.

Сноски

  1. ^ Атомные температуры 1975[требуется дальнейшее объяснение ]
  2. ^ Гино, Б. (1986). «Международное атомное время TAI - это время координатное или собственное?». Небесная механика. 38 (2): 155–161. Bibcode:1986CeMec..38..155G. Дои:10.1007 / BF01230427.
  3. ^ Бизуар, Кристиан (6 июля 2016 г.). «Бюллетень С 52». Париж: IERS. Получено 31 декабря 2016.
  4. ^ «Международное бюро мер и весов (МБМВ), Отдел времени» (PDF). Отчет Международной ассоциации геодезии 2011-2013 гг.. Получено 11 апреля 2017.
  5. ^ а б "Время". Международное бюро мер и весов. Получено 22 мая 2013.
  6. ^ Маккарти и Зайдельманн, 2009 г., п. 207, 214.
  7. ^ а б Круговой T, Международное бюро мер и весов, получено 5 сентября 2017
  8. ^ Маккарти и Зайдельманн, 2009 г. С. 199–200.
  9. ^ Guinot 2000, п. 181.
  10. ^ Аллен, Стив. «Эпоха ТАИ - 1961-01-01T20: 00: 00 UT2». UCO / Lick Observatory. К 1964 году BIH осознал, что одни атомные хронометры намного лучше других, и построили А3 на основе трех лучших.
  11. ^ Маккарти и Зайдельманн, 2009 г. С. 200–201.
  12. ^ Маккарти и Зайдельманн, 2009 г. С. 203–204.
  13. ^ Маккарти и Зайдельманн, 2009 г., п. 215.
  14. ^ Brumberg, V.A .; Копейкин, С. (Март 1990 г.). «Релятивистские шкалы времени в Солнечной системе». Небесная механика и динамическая астрономия. 48 (1): 23–44. Bibcode:1990CeMDA..48 ... 23B. Дои:10.1007 / BF00050674. ISSN  0923-2958.
  15. ^ Маккарти и Зайдельманн, 2009 г., п. 218–219.
  16. ^ «CCTF 09-27» (PDF). Международное бюро мер и весов. 3 сентября 2007 г. В архиве (PDF) из оригинала 16 марта 2012 г.. Получено 24 сентября 2016.
  17. ^ Маккарти и Зайдельманн, 2009 г., п. 227–229.

Библиография

внешняя ссылка