Земное время - Википедия - Terrestrial Time

Земное время (TT) является современной астрономической стандарт времени определяется Международный астрономический союз, в первую очередь для измерения времени астрономических наблюдений с поверхности Земли.[1]Например, Астрономический альманах использует TT для своих таблиц позиций (эфемериды ) Солнца, Луны и планет, если смотреть с Земли. В этой роли ТТ продолжает Земное динамическое время (TDT или TD),[2] который, в свою очередь, преуспел эфемеридное время (ET). TT разделяет первоначальную цель, для которой был разработан ET, чтобы быть свободным от нарушения во вращении Земли.

Единицей TT является SI второй, определение которого в настоящее время основано на цезии атомные часы,[3] но сам TT не определяется атомными часами. Это теоретический идеал, и реальные часы могут только приблизиться к нему.

TT отличается от шкалы времени, которая часто используется в качестве основы для гражданских целей, Всемирное координированное время (УНИВЕРСАЛЬНОЕ ГЛОБАЛЬНОЕ ВРЕМЯ). TT косвенно лежит в основе UTC, через Международное атомное время (ТАЙ). Из-за исторической разницы между TAI и ET, когда был введен TT, TT примерно на 32,184 секунды опережает TAI.

История

Определение наземного эталона времени было принято Международный астрономический союз (IAU) в 1976 году на XVI Генеральной ассамблее, позже названный Земное динамическое время (ТДТ). Это был аналог Барицентрическое динамическое время (TDB), который был эталоном времени для Солнечной системы. эфемериды, чтобы основываться на динамическая шкала времени. Оба эти стандарта времени оказались определены несовершенно. Высказывались также сомнения относительно значения слова «динамический» в названии TDT.

В 1991 г. Рекомендация IV XXI Генеральной Ассамблеи IAU переопределил TDT, также переименовав его в «Земное время». Формально TT был определен как Геоцентрическое координатное время (TCG), определенная IAU по тому же случаю. TT был определен как линейное масштабирование TCG, так что единицей TT является секунда СИ на геоид (Поверхность Земли на среднем уровне моря). Это оставило точное соотношение между временем TT и временем TCG, которое необходимо определить экспериментально. Экспериментальное определение гравитационный потенциал на поверхности геоида - задача в физическая геодезия.

В 2000 году IAU очень немного изменил определение TT, приняв точное значение отношения между временем TT и TCG, как 1 − 6.969290134×10−10[4] (При измерении на поверхности геоида скорость TCG немного выше, чем у TT, см. Ниже, Релятивистские отношения ТТ ).

Текущее определение

TT отличается от Геоцентрическое координатное время (TCG) с постоянной скоростью. Формально он определяется уравнением

где TT и TCG - линейные отсчеты SI секунды в земном времени и геоцентрическом координатном времени соответственно, - постоянная разница в скоростях двух шкал времени, и является константой для разрешения эпохи (Смотри ниже). определяется как точно 6.969290134×10−10 (В 1991 году, когда был впервые определен ТТ, должен был быть определен экспериментально, и наилучшая доступная оценка была 6.969291×10−10).

Уравнение, связывающее TT и TCG, чаще встречается в форме

куда время ВРЧ, выраженное как Юлианская дата (JD). Это просто преобразование необработанного отсчета секунд, представленного переменной TCG, поэтому такая форма уравнения излишне сложна. Использование юлианской даты указывает эпоха от корки до корки. Приведенное выше уравнение часто приводится с юлианской датой. 2443144.5 для эпохи, но это неточно (хотя и незначительно, из-за малого размера множителя ). Значение 2443144.5003725 точно соответствует определению.

Координаты времени на шкалах TT и TCG обычно задаются с использованием традиционных средств определения дней, перенесенных из неоднородных стандартов времени, основанных на вращении Земли. В частности, как юлианские даты, так и Григорианский календарь используются. За преемственность со своим предшественником Эфемеридное время (ET), TT и TCG были настроены на соответствие ET примерно на дату по юлианскому календарю. 2443144.5 (1977-01-01T00Z). Точнее было определено, что момент TT 1977-01-01T00: 00: 32.184 в точности и момент TCG 1977-01-01T00: 00: 32.184 точно соответствуют Международное атомное время (TAI) момент 1977-01-01T00: 00: 00.000 точно. Это также момент, когда TAI внес поправки на гравитационное замедление времени.

TT и TCG, выраженные как юлианские даты, могут быть связаны точно и наиболее просто уравнением

куда является 2443144.5003725 точно.

Реализация

TT - теоретический идеал, не зависящий от конкретной реализации. Для практических целей TT должен быть реализован реальными часами в системе Земли.

Основная реализация TT ​​поставляется TAI. Служба TAI, работающая с 1958 года, пытается сопоставить скорость собственного времени на геоиде, используя ансамбль атомные часы распространяются по поверхности и низкому орбитальному пространству Земли. TAI канонически определяется ретроспективно, в ежемесячных бюллетенях, по отношению к показаниям, показываемым этой конкретной группой атомных часов в то время. Оценки TAI также предоставляются в режиме реального времени учреждениями, которые используют участвующие часы. Из-за исторической разницы между TAI и ET, когда был введен TT, реализация TT ​​в TAI определяется следующим образом:

Поскольку TAI никогда не редактируется после публикации, ошибки в нем могут стать известными и остаться неисправленными. Таким образом, можно получить лучшую реализацию TT на основе повторного анализа исторических данных TAI. В BIPM делает это примерно ежегодно с 1992 года. Эти реализации TT обозначаются в форме «TT (BIPM08)», где цифры указывают год публикации. Они опубликованы в виде таблицы отличий от ТТ (ТАИ). Последнее по состоянию на март 2020 г. это TT (BIPM19).[5]

Международное сообщество специалистов по точному хронометражу, астрономия, и радио радиовещания рассмотрели возможность создания новой точной шкалы времени на основе наблюдений за ансамблем пульсары. Эта новая шкала времени пульсара будет служить независимым средством вычисления TT, и в конечном итоге она может быть полезна для выявления дефектов в TAI.

Приближение

Иногда времена, описанные в TT, должны обрабатываться в ситуациях, когда подробные теоретические свойства TT не имеют значения. Если точности до миллисекунд достаточно (или более чем достаточно), TT можно резюмировать следующим образом:

  • С точностью до миллисекунды TT работает параллельно атомной шкале времени (Международное атомное время, TAI) поддерживается BIPM. TT опережает TAI и может быть приблизительно равен TT ≅ TAI + 32,184 секунды.[6] (Смещение 32,184 с возникает из истории[7]).
  • TT также работает параллельно с Время GPS шкала, которая имеет постоянную разницу с атомным временем (TAI - время GPS = +19 секунд),[8] так что TT ≅ время GPS + 51,184 секунды.
  • В сущности, TT является продолжением (но точнее единообразным) первого Эфемеридное время (ET). Он был разработан для преемственности с ET,[9] и он работает со скоростью секунды SI, которая сама была получена из калибровки с использованием секунды ET (см. в разделе Эфемеридное время, Новое определение второго и Реализации ).
  • TT немного опережает UT1 (уточненная мера среднего солнечного времени в Гринвиче) на величину, известную как ΔT = TT - UT1. ΔT было измерено на +67,6439 секунде (TT перед UT1) в 0 час. универсальное глобальное время 1 января 2015 г .;[10] и ретроспективным расчетом, ΔT была близка к нулю примерно в 1900 году. Разница ΔT, хотя и несколько непредсказуемая в деталях, как ожидается, продолжит увеличиваться, при этом UT1 будет неуклонно (но нерегулярно) отставать от TT в будущем.

Релятивистские отношения

Наблюдатели в разных местах, которые находятся в относительном движении или на разных высотах, могут расходиться во мнениях по поводу хода часов друг друга из-за эффектов, описываемых теория относительности. В результате TT (даже как теоретический идеал) не соответствует собственному времени всех наблюдателей.

В релятивистских терминах TT описывается как подходящее время часов, расположенных на геоид (по сути средний уровень моря ).[11]Тем не мение,[12]TT теперь фактически определяется как шкала координат времени.[13]Новое определение не изменило количественно TT, а, скорее, сделало существующее определение более точным. По сути, он определил геоид (средний уровень моря) с точки зрения определенного уровня гравитационное замедление времени относительно условного наблюдателя, находящегося на бесконечно большой высоте.

Настоящее определение TT - это линейное масштабирование Геоцентрическое координатное время (TCG), которое является собственным временем условного наблюдателя, который бесконечно далеко (поэтому не подвержен гравитационному замедлению времени) и находится в состоянии покоя относительно Земли. В настоящее время TCG используется в основном для теоретических целей в астрономии. С точки зрения наблюдателя на поверхности Земли секунда ВРЧ проходит чуть меньше секунды СИ наблюдателя. Сравнение часов наблюдателя с TT зависит от высоты наблюдателя: они будут совпадать на геоиде, а часы на большей высоте тикают немного быстрее.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Определение 1991 года относится к шкале, соответствующей секунде СИ «на геоиде», т.е. близком к среднему уровню моря на поверхности Земли, см. Резолюции XXI Генеральной Ассамблеи IAU 1991 г. (Буэнос-Айрес), Резолюция A.4 (Рекомендация IV). Новое определение резолюция 24-й Генеральной Ассамблеи IAU 2000 г. (Манчестер) в Резолюции B1.9, другими словами, предназначена для обеспечения преемственности и очень близка к одному и тому же стандарту.
  2. ^ TT эквивалентен TDT, см. Конференцию IAU 1991 г., резолюцию A4, рекомендацию IV, примечание 4.
  3. ^ Конференция IAU 1991 г., Резолюция A4, рекомендация IV, часть 2 гласит, что единица измерения TT ​​должна согласовываться с секундой СИ «на геоиде».
  4. ^ Резолюция B1.9 Генеральной Ассамблеи IAU XXIV, 2000 г.
  5. ^ «МБМВ - FTP-сервер отдела времени». www.bipm.org.
  6. ^ Конференция МАС 1991 г., Резолюция A4, рекомендация IV, примечание 9.
  7. ^ Масштаб атомного времени A1 (предшественник TAI) был установлен равным UT2 в его условную начальную дату 1 января 1958 г. (см. L Essen, «Шкалы времени», Metrologia, vol.4 (1968), 161-165, at 163), когда ΔT (ET-UT) было около 32 секунд. Смещение 32,184 секунды было оценкой 1976 года разницы между Эфемеридное время (ET) и TAI, «для обеспечения преемственности с текущими ценностями и практикой использования эфемеридного времени» (см. Комиссия 4 МАС (Эфемериды), Рекомендации Генеральной Ассамблее МАС 1976 г., Примечания к Рекомендации 5, примечание 2)
  8. ^ Стив Аллен. «Шкалы времени». Обсерватория Лика. Получено 13 августа 2017.
  9. ^ П. К. Зайдельманн (редактор) (1992), «Пояснительное приложение к астрономическому альманаху», стр. 42; также Комиссия 4 МАС (Эфемериды), Рекомендации Генеральной ассамблее МАС 1976 г., Примечания к Рекомендации 5, примечание 2.
  10. ^ Военно-морская обсерватория США (USNO ) файл данных онлайн по адресу ftp://maia.usno.navy.mil/ser7/deltat.data (по состоянию на 27 октября 2015 г.).
  11. ^ Например, Комиссия 4 МАС (Эфемериды), Рекомендации Генеральной Ассамблее МАС 1976 г., Примечания к Рекомендации 5, примечание 1, а также другие источники указывают шкалу времени для очевидных геоцентрических эфемерид как собственное время.
  12. ^ Б. Гино (1986), «Международное атомное время - координаты времени или правильное время?», Небесная механика, 38 (1986), стр.155-161.
  13. ^ Генеральная ассамблея IAU 1991 г., Резолюция A4, Рекомендации III и IV, определяют TCB и TCG как шкалы координатного времени, а TT как линейное масштабирование TCG, следовательно, также как координатное время.

внешняя ссылка