Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Земное время ( TT ) - это современный астрономический стандарт времени, определенный Международным астрономическим союзом , в первую очередь для измерения времени астрономических наблюдений, проводимых с поверхности Земли. [1] Например, Астрономический альманах использует TT для своих таблиц положений ( эфемерид ) Солнца, Луны и планет, видимых с Земли. В этой роли TT продолжает наземное динамическое время (TDT или TD) [2], которое пришло на смену эфемеридному времени (ET) . TT разделяет первоначальную цель, для которой был разработан ET, чтобы не было неровностей во вращении Земли .

Единица ТТ является вторым СИ , определение которого основано настоящее время на цезий атомных часов , [3] , но ТТ сам по себе не определяется атомным часам. Это теоретический идеал, и реальные часы могут только приблизиться к нему.

TT отличается от шкалы времени, часто используемой в качестве основы для гражданских целей, всемирного координированного времени (UTC). TT косвенно является основой UTC через Международное атомное время (TAI). Из-за исторической разницы между TAI и ET, когда был введен TT, TT примерно на 32,184 с опережает TAI.

История [ править ]

Определение наземного эталона времени было принято Международным астрономическим союзом (МАС) в 1976 году на его XVI Генеральной ассамблее и позже названо Земным динамическим временем (TDT). Это был аналог барицентрического динамического времени (TDB), который был эталоном времени для эфемерид Солнечной системы , основанным на динамической шкале времени . Оба эти стандарта времени оказались определены несовершенно. Также были высказаны сомнения относительно значения слова «динамический» в названии TDT.

В 1991 году в Рекомендации IV XXI Генеральной Ассамблеи IAU переопределил TDT, также переименовав его в «Земное время». Формально TT был определен в терминах геоцентрического координатного времени (TCG), определенного IAU в том же случае. TT был определен как линейное масштабирование TCG, так что единицей TT является секунда в системе СИ на геоиде (поверхность Земли на среднем уровне моря). Это оставило точное соотношение между временем TT и временем TCG, которое необходимо определить экспериментально. Экспериментальное определение гравитационного потенциала на поверхности геоида - задача физической геодезии .

В 2000 году IAU очень немного изменил определение TT, приняв точное значение отношения между временем TT и TCG, как 1 -6.969 290 134 × 10 -10 [4] (При измерении на поверхности геоида скорость TCG немного выше, чем у TT, см. Ниже, Релятивистские отношения TT ).

Текущее определение [ править ]

TT отличается от геоцентрического координатного времени (TCG) постоянной скоростью. Формально он определяется уравнением

где TT и TCG - это линейные отсчеты секунд в системе СИ в земном времени и геоцентрическом координатном времени соответственно, это постоянная разница в скоростях двух шкал времени и постоянная величина для определения эпох (см. ниже). определяется как точно6,969 290 134 × 10 -10 (В 1991 году, когда TT был впервые определен, он должен был быть определен экспериментально, и наилучшая доступная оценка была6,969 291 × 10 −10 ).

Уравнение, связывающее TT и TCG, чаще всего имеет вид

где время TCG, выраженное в юлианской дате (JD) . Это просто преобразование необработанного отсчета секунд, представленного переменной TCG, поэтому такая форма уравнения излишне сложна. Использование юлианской даты полностью определяет эпоху . Вышеупомянутое уравнение часто приводится с юлианской датой 2443 144,5 для эпохи, но это неточно (хотя и незначительно из-за небольшого размера множителя ). Значение 2443 144,500 3725 точно соответствует определению.

Координаты времени на шкалах TT и TCG задаются условно с использованием традиционных средств задания дней, унаследованных от неоднородных эталонов времени, основанных на вращении Земли. В частности, используются как юлианские даты, так и григорианский календарь . Для преемственности с их предшественником Ephemeris Time (ET), TT и TCG были настроены на соответствие ET примерно на 2443 144,5 по юлианскому календарю (1977-01-01T00Z). Точнее, было определено, что момент времени TT 1977-01-01T00: 00: 32.184 в точности и момент TCG 1977-01-01T00: 00: 32.184 точно соответствуют моменту Международного атомного времени (TAI) 1977-01-01T00: 00: 00.000 ровно. Это также момент, когда TAI ввел поправки на гравитационное замедление времени..

TT и TCG, выраженные в юлианских датах, могут быть связаны точно и наиболее просто уравнением

где находится 2 443 144,500 3725 точно.

Реализация [ править ]

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

Основная реализация TT ​​поставляется TAI. Служба TAI, выполняемая с 1958 года, пытается соответствовать скорости собственного времени на геоиде, используя ансамбль атомных часов, разбросанных по поверхности и низкоорбитальному 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. Международное бюро мер и весов ( BIPM ) делает это примерно ежегодно с 1992 года. Эти реализации TT обозначаются в форме «TT (BIPM08)», а цифры указывают год публикации. Они опубликованы в виде таблицы отличий от ТТ (ТАИ). Последний по состоянию на март 2020 года - TT (BIPM19). [5]

Международные сообщества точности хронометража, астрономии и радио вещания рассмотрели создание новой шкалы точного времени , основываясь на наблюдениях ансамбля пульсаров . Эта новая шкала времени пульсара будет служить независимым средством вычисления TT, и в конечном итоге она может быть полезна для выявления дефектов в TAI. [6]

Приближение [ править ]

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

  • С точностью до миллисекунд TT параллелен атомной шкале времени ( Международное атомное время , TAI), поддерживаемой BIPM . TT опережает TAI и может быть приблизительно равен TT ≅ TAI + 32,184 секунды. [7] (Смещение 32,184 с возникает из истории [8] ).
  • TT также параллелен шкале времени GPS , которая имеет постоянную разницу с атомным временем (TAI - время GPS = +19 секунд), [9], так что TT ≅ время GPS + 51,184 секунды.
  • В действительности TT является продолжением (но точнее единообразным) прежнего эфемеридного времени (ET). Он был разработан для обеспечения непрерывности с ET [10] и работает со скоростью SI-секунды, которая сама была получена из калибровки с использованием секунды ET (см. В разделе «Эфемеридное время», « Переопределение секунды» и « Реализации» ).
  • TT немного опережает UT1 (уточненная мера среднего солнечного времени в Гринвиче) на величину, известную как ΔT = TT - UT1. ΔT было измерено на отметке +67,6439 секунды (TT перед UT1) в 0 часов UTC 1 января 2015 года; [11] и ретроспективным расчетом, ΔT была близка к нулю примерно в 1900 году. Разница ΔT, хотя и несколько непредсказуемая в деталях, ожидается, что она продолжит увеличиваться, при этом UT1 будет постепенно (но нерегулярно) отставать от TT в будущем .

Релятивистские отношения [ править ]

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

В релятивистских терминах TT описывается как собственное время часов, расположенных на геоиде (по сути, средний уровень моря ). [12] Однако [13] TT теперь фактически определяется как координатная шкала времени . [14] Новое определение не изменило количественно TT, а скорее сделало существующее определение более точным. По сути, он определил геоид (средний уровень моря) в терминах определенного уровня гравитационного замедления времени относительно условного наблюдателя, находящегося на бесконечно большой высоте.

Настоящее определение TT - это линейное масштабирование геоцентрического координатного времени (TCG), которое является собственным временем условного наблюдателя, который находится бесконечно далеко (поэтому на него не влияет гравитационное замедление времени) и в состоянии покоя относительно Земли. В настоящее время TCG используется в основном в теоретических целях в астрономии. С точки зрения наблюдателя на поверхности Земли секунда TCG проходит чуть меньше секунды SI наблюдателя. Сравнение часов наблюдателя с TT зависит от высоты наблюдателя: они будут совпадать на геоиде, а часы на большей высоте тикают немного быстрее.

См. Также [ править ]

  • Барицентрическое координатное время
  • Геоцентрическое координатное время

Ссылки [ править ]

  1. ^ Определение 1991 г. относится к шкале, согласующейся со второй единицей СИ «на геоиде», т.е. близким к среднему уровню моря на поверхности Земли, см. Резолюции XXI Генеральной Ассамблеи IAU 1991 г. (Буэнос-Айрес) , Резолюция A.4 (Рекомендация IV). Переписывание по решению МАЕ 2000 24 - й Генеральной Ассамблеи (Манчестер) , в Резолюции B1.9, в различных терминахпредназначенных длянепрерывности и очень близко к 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 соответствовать секунде СИ «на геоиде».
  4. ^ Постановление B1.9 о IAU XXIV Генеральной Ассамблеи 2000
  5. ^ "BIPM - FTP-сервер отдела времени" . www.bipm.org .
  6. ^ Hobbs, G .; Guo, L .; Caballero, RN; Coles, W .; Ли, KJ; Манчестер, РН; Рирдон, диджей; Matsakis, D .; Тонг, ML; Арзуманян, З .; Bailes, M .; Басса, CG; Bhat, ND R .; Brazier, A .; Burke-Spolaor, S .; Чемпион, DJ; Chatterjee, S .; Cognard, I .; Dai, S .; Desvignes, G .; Дольч, Т .; Фердман, РД; Graikou, E .; Guillemot, L .; Janssen, GH; Кейт, MJ; Kerr, M .; Kramer, M .; Lam, MT; и другие. (2020). «Шкала времени на основе пульсаров из Международной системы хронометража пульсаров» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 491 (4): 5951–5965. arXiv : 1910.13628 . Bibcode : 2020MNRAS.491.5951H . doi :10.1093 / mnras / stz3071 . S2CID  204961320 .
  7. ^ Конференция МАС 1991 г., Резолюция A4, рекомендация IV, примечание 9.
  8. ^ Атомная шкала времени A1 (предшественник TAI) была установлена ​​равной UT2 в ее условную начальную дату 1 января 1958 г. (см. L Essen, "Time Scales" , Metrologia, vol.4 (1968), 161-165, at 163), когда ΔT (ET-UT) составляло около 32 секунд. Смещение 32,184 секунды было оценкой 1976 года разницы между эфемеридным временем (ET) и TAI , «чтобы обеспечить преемственность с текущими значениями и практикой использования эфемеридного времени» (см. Комиссия 4 (Эфемериды) МАС, Рекомендации для общего Ассамблея 1976 г., Комментарии к Рекомендации 5, примечание 2)
  9. ^ Стив Аллен. «Шкалы времени» . Обсерватория Лика . Проверено 13 августа 2017 года .
  10. ↑ PK Seidelmann (ed.) (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.
  11. ^ Файл данных Военно-морской обсерватории США ( USNO ) онлайн по адресу ftp://maia.usno.navy.mil/ser7/deltat.data (по состоянию на 27 октября 2015 г.) .
  12. ^ 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.
  13. ^ B Guinot (1986), "Международное атомное время - координаты времени или собственное время?" , Небесная механика, 38 (1986), стр.155-161.
  14. ^ 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.

Внешние ссылки [ править ]

  • BIPM
  • Время и частота от А до Я