Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Стандарт времени - это спецификация для измерения времени: либо скорость, с которой проходит время; или моменты времени; или оба. В наше время несколько временных спецификаций были официально признаны стандартами, тогда как раньше это были вопросы обычаев и практики. Примером эталона времени может быть шкала времени, определяющая метод измерения делений времени. Стандарт гражданского времени может указывать как временные интервалы, так и время суток.

Стандартизированные измерения времени производятся с использованием часов для подсчета периодов некоторых изменений периода, которые могут быть либо изменениями естественного явления, либо искусственной машины.

Исторически эталоны времени часто основывались на периоде вращения Земли. С конца 18 века до 19 века предполагалось, что суточная скорость вращения Земли постоянна. Несколько видов астрономических наблюдений, включая записи затмений, изученные в XIX веке, вызвали подозрения, что скорость вращения Земли постепенно замедляется, а также обнаруживаются мелкомасштабные неоднородности, и это подтвердилось в начале двадцатого века. Стандарты времени, основанные на вращении Земли, были заменены (или первоначально дополнены) для использования в астрономии с 1952 года на эфемеридное время.стандарт, основанный на орбитальном периоде Земли и на практике на движении Луны. Изобретение в 1955 году цезиевых атомных часов привело к замене старых и чисто астрономических эталонов времени для большинства практических целей более новыми эталонами времени, полностью или частично основанными на атомном времени.

Различные типы секунд и суток используются в качестве основного временного интервала для большинства шкал времени. Другие интервалы времени (минуты, часы и годы) обычно определяются в терминах этих двух.

Стандарты времени, основанные на вращении Земли [ править ]

Видимое солнечное время («кажущееся» часто используется в англоязычных источниках, но «истинно» во французской астрономической литературе [примечание 1] ) основано на солнечных днях, которые представляют собой период между одним солнечным полднем (прохождение реального Солнца через меридиан ) и следующий. Солнечный день составляет примерно 24 часа среднего времени. Поскольку орбита Земли вокруг Солнца имеет эллиптическую форму, а также из-за наклона оси Земли относительно плоскости орбиты (эклиптики) , видимые солнечные сутки варьируются на несколько десятков секунд выше или ниже среднего значения в 24 часа. Поскольку изменение накапливается в течение нескольких недель, разница между видимым солнечным временем и средним солнечным временем достигает 16 минут (см. Уравнение времени). Однако эти вариации исчезают за год. Есть и другие возмущения, такие как колебание Земли, но они составляют менее секунды в год.

Звездное время - звездное время. Сидерическое вращение - это время, за которое Земля совершает один оборот с вращением к звездам, примерно 23 часа 56 минут 4 секунды. Для точной астрономической работы на суше обычно наблюдалось звездное время, а не солнечное время для измерения среднего солнечного времени, потому что наблюдения «неподвижных» звезд можно было измерить и обработать более точно, чем наблюдения Солнца (несмотря на необходимость для выполнения различных малых компенсаций рефракции, аберрации, прецессии, нутации и собственного движения). Хорошо известно, что наблюдения Солнца создают существенные препятствия для достижения точности измерений. [1]В прежние времена, до распространения сигналов точного времени, в любой обсерватории было частью рутинной работы наблюдать за звездным временем прохождения по меридиану выбранных «часовых звезд» (хорошо известного положения и движения) и использовать их. корректировка часов обсерватории по местному среднему звездному времени; но в настоящее время местное звездное время обычно генерируется компьютером на основе сигналов времени. [2]

Среднее солнечное время изначально было кажущимся солнечным временем, скорректированным уравнением времени . Среднее солнечное время иногда вычислялось, особенно в море для навигационных целей, путем наблюдения за видимым солнечным временем и последующего добавления к нему расчетной поправки, уравнения времени , которое компенсировало две известные неоднородности, вызванные эллиптичностью орбиты Земли и наклон экватора и полярной оси Земли к эклиптике (которая является плоскостью орбиты Земли вокруг Солнца).

Среднее время по Гринвичу ( GMT ) изначально было средним временем, выведенным из наблюдений за меридианами, сделанных в Королевской Гринвичской обсерватории (RGO). Главный меридиан этой обсерватории был выбран в 1884 году Международной конференции Meridian быть меридиан . GMT либо под этим названием, либо как «среднее время по Гринвичу» раньше было международным стандартом времени, но теперь это не так; Первоначально в 1928 году оно было переименовано во всемирное время (UT) (отчасти из-за неясностей, возникших из-за изменившейся практики начала астрономического дня в полночь, а не в полдень, принятой с 1 января 1925 года). Более современная усовершенствованная версия UT, UT1, все еще в действительности среднее время в Гринвиче. Среднее время по Гринвичу по-прежнему является официальным временем в Великобритании (зимой и с поправкой на один час для летнего времени). Но универсальное скоординированное время (UTC) (атомная шкала времени, которая всегда находится в пределах 0,9 секунды от UT1) широко используется в Великобритании, и название GMT ​​часто используется для его обозначения неточно. (См. Статьи Среднее время по Гринвичу , Всемирное время , Всемирное координированное время и источники, на которые они ссылаются.)

Всемирное время ( UT ) - это среднее солнечное время на долготе 0 °; некоторые реализации

  • UT0 - время вращения конкретного места наблюдения. Наблюдается как суточное движение звезд или внеземных радиоисточников.
  • UT1 вычисляется путем корректировки UT0 на влияние полярного движения на долготу места наблюдения. Оно отличается от однородности из-за неравномерности вращения Земли.

Стандарты времени для расчета движения планет [ править ]

Эфемеридное время и его последующие временные шкалы, описанные ниже, были предназначены для использования в астрономии, например, в расчетах движения планет, с целями, включающими однородность, в частности, свободу от неравномерностей вращения Земли. Некоторые из этих стандартов являются примерами динамических шкал времени и / или шкал координатного времени .

  • Эфемеридное время ( ET ) было с 1952 по 1976 год официальным стандартом шкалы времени Международного астрономического союза ; это была динамическая шкала времени, основанная на орбитальном движении Земли вокруг Солнца, из которого была получена эфемеридная секунда как определенная часть тропического года. Эта секунда эфемериды была стандартом длясекунды СИ с 1956 по 1967 год, а также была источником для калибровки атомных часов цезия ; его длина была точно продублирована с точностью до 1 части 10 10 в размере текущей секунды СИ, относящейся к атомному времени. [3] Этот стандарт эфемеридного времени был нерелятивистским и не отвечал растущим потребностям в релятивистских координатных шкалах времени . Он использовался для официальных альманахов и планетарных эфемерид с 1960 по 1983 год и был заменен в официальных альманахах на 1984 год и позже, численно интегрированной эфемеридой разработки лаборатории реактивного движения DE200 (на основе релятивистской координатной шкалы времени JPL T eph ).

Для приложений на поверхности Земли официальной заменой ET было Terrestrial Dynamical Time (TDT), которое было переопределено как Terrestrial Time (TT). Для расчета эфемерид TDB официально рекомендовалось заменить ET, но были обнаружены недостатки в определении TDB (хотя и не влияющие на T eph ), что привело к тому, что IAU определил и рекомендовал дополнительные временные шкалы, барицентрическое координатное время (TCB). для использования в солнечной системе в целом и геоцентрического координатного времени (TCG) для использования вблизи Земли. Как определено, TCB (при наблюдении с поверхности Земли) имеет расходящуюся скорость относительно всех ET, T eph и TDT / TT; [4]и то же самое, в меньшей степени, касается TCG. Эфемериды Солнца, Луны и планет, которые в настоящее время широко используются и официально используются, по-прежнему рассчитываются в Лаборатории реактивного движения (обновлено с 2003 года до DE 405 ) с использованием в качестве аргумента Т еф .

  • Земное динамическое время ( TDT ) заменило эфемеридное время и сохранило с ним преемственность. TDT - это единая атомная шкала времени, единицей измерения которой является секунда в системе СИ. TDT привязан по своей скорости к секунде SI, как и международное атомное время (TAI), но поскольку TAI был несколько произвольно определен при его создании в 1958 году как изначально равный уточненной версии UT, TT смещен от TAI на постоянная 32,184 секунды. Смещение обеспечивало непрерывность от эфемеридного времени до TDT. С тех пор TDT был переопределен как наземное время (TT).
  • Барицентрическое динамическое время ( TDB ) похоже на TDT, но включает релятивистские поправки, которые перемещают начало координат в центр масс. TDB отличается от TT только периодичностью. Разница составляет не более 2 миллисекунд.

В 1991 году, чтобы прояснить отношения между пространственно-временными координатами, были введены новые шкалы времени, каждая с другой системой отсчета. Земное время - это время на поверхности Земли. Геоцентрическое координатное время - это шкала координатного времени в центре Земли. Барицентрическое координатное время - это координатная шкала времени в центре масс Солнечной системы , который называется барицентром. Барицентрическое динамическое время - это динамическое время в барицентре. [5]

  • Земное время ( TT ) - это шкала времени, которая раньше называлась земным динамическим временем. Теперь он определяется как координатная шкала времени на поверхности Земли.
  • Геоцентрическое координатное время ( TCG ) - это координатное время, имеющее свое пространственное начало в центре массы Земли. TCG линейно связан с TT следующим образом: TCG - TT = L G * (JD -2443144.5) * 86400 секунд, при этом разница шкалы L G точно определена как 6.969290134e-10.
  • Барицентрическое координатное время ( TCB ) - это координатное время, имеющее свое пространственное начало в барицентре Солнечной системы. УТС отличается от ТТ ставкой и другими, в основном, периодическими условиями. Пренебрегая периодическими членами, в смысле среднего значения за длительный период времени эти два отношения связаны следующим образом: TCB - TT = L B * (JD -2443144.5) * 86400 секунд. По данным IAU, наилучшая оценка разницы масштабов L B составляет 1,55051976772e-08.

Построенные стандарты времени [ править ]

Международное атомное время [6] - это основной международный стандарт времени, по которому рассчитываются другие стандарты времени, включая всемирное координированное время. TAI хранится в BIPM (Международное бюро мер и весов) и основан на комбинированном вводе многих атомных часов по всему миру , каждое из которых скорректировано с учетом экологических и релятивистских эффектов. Это первичная реализация Земного Времени .

Всемирное координированное время ( UTC ) - это атомная шкала времени, предназначенная для приблизительного определения всемирного времени . UTC отличается от TAI целым числом секунд. UTC удерживается в пределах 0,9 секунды от UT1 за счет введения односекундного шага к UTC, « секунды координации ». На сегодняшний день эти шаги (и разница «TAI-UTC») всегда были положительными.

Стандартное время или гражданское время в регионе отклоняется на фиксированную круглую величину, обычно на целое количество часов, от некоторой формы всемирного времени , теперь обычно UTC. Смещение выбрано таким образом, чтобы новый день начинался примерно тогда, когда солнце пересекает надирный меридиан. См. Часовой пояс . В качестве альтернативы разница на самом деле не является фиксированной, но она меняется дважды в год на круглую величину, обычно один час, см. Переход на летнее время .

Другие шкалы времени [ править ]

Число дней по юлианскому календарю - это количество дней, прошедших с полудня по Гринвичу 1 января 4713 г. до н.э. по юлианскому пролептическому календарю. Юлианская дата - это номер дня по юлианскому календарю, за которым следует часть дня, прошедшего с предыдущего полудня. Это удобно для астрономов, так как позволяет избежать пропуска даты во время наблюдательной ночи.

Модифицированный юлианский день (MJD) определяется как MJD = JD - 2400000,5. Таким образом, день MJD начинается в полночь, гражданский день. Юлианские даты могут быть выражены в UT, TAI, TDT и т. Д., Поэтому для точных приложений следует указывать шкалу времени, например, MJD 49135.3824 TAI.

См. Также [ править ]

  • Атомные часы
  • Синхронизация часов
  • Тактовый сигнал
  • Эпоха (астрономия)
  • Стандарт частоты
  • Радио часы
  • Время в астрономии
  • Сигнал времени
  • Метрология времени
  • Хронометраж на Марсе
  • Орбитальный период как единица времени

Заметки [ править ]

  1. ^ См., Например, недавнее описание "temps vrai", заархивированное 23 ноября 2009 г. в Wayback Machine Бюро долгот; и более старый пример: С. Винс, «Полная система астрономии» (1814 г.), особенно. на странице 46 .

Ссылки [ править ]

Цитаты [ править ]

  1. ^ См. HA Harvey, "Простые аспекты небесной механики" , в Popular Astronomy 44 (1936), 533-541.
  2. AE Roy, D Clarke, «Астрономия: принципы и практика» (4-е издание, 2003 г.), стр . 89 .
  3. W Markowitz , RG Hall, L Essen , JVL Parry (1958), «Частота цезия в единицах эфемеридного времени», Phys Rev Letters v1 (1958), 105-107; и У. М. Марковиц (1988) «Сравнение ET (солнечного), ET (лунного), UT и TDT», в (ред.) AK Babcock & GA Wilkins, «Вращение Земли и системы отсчета для геодезии и геофизики», Симпозиумы МАС # 128 (1988), стр. 413-418.
  4. ^ PK Seidelmann & T Fukushima (1992), "Почему новые шкалы времени?" , Astronomy & Astrophysics vol.265 (1992), страницы 833-838, включая рис. 1 на стр. 835, график, дающий обзор различий в скорости и смещений между различными стандартными временными шкалами , настоящим и прошлым, определенными МАС .
  5. ^ В. Брумберг , С. Копейкин (1990), «Релятивистские шкалы времени в солнечной системе», Небесная механика и динамическая астрономия (1990), Vol. 48, 23-44
  6. ^ ТАЙ

Источники [ править ]

  • I Пояснительное приложение к астрономическому альманаху, изд. П. К. Зайдельманн, University Science Books, 1992, ISBN  0-935702-68-7 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Текущее время по данным Военно-морской обсерватории США . (Обновите сайт, чтобы узнать текущее время.)
  • Системы времени доктора Деметриоса Мацакиса, директора отдела службы времени Военно-морской обсерватории США.
  • Статья USNO об определении секунд и дополнительных секунд
  • История астрономических шкал времени Стива Аллена
  • Астрономические времена
  • Почему минута делится на 60 секунд, час - на 60 минут, а в сутках всего 24 часа? Задайте вопрос экспертам - 5 марта 2007 г. НАУЧНЫЙ АМЕРИКАНСКИЙ