Földi idő

A földi idő ( TT ) a Nemzetközi Atomidő (TAI) alapján megállapított ideális időskála . A Nemzetközi Csillagászati Unió határozta meg .

Történelmi

A Föld időszabványának meghatározását a Nemzetközi Csillagászati Unió (IAU) fogadta el 1976-ban, a tizenhatodik Közgyűlésen, később " Dinamikus Földidő" (TDT) néven. A baricentrikus dinamikus idő (TDB) során, amely a Naprendszer efemerizálásának szokásos ideje volt , egy dinamikus időskálán (in) kellett alapulnia . Kiderült, hogy ez a két időszabvány tökéletlenül definiált. Kétségek is kifejeződtek a "dinamikus" kifejezés jelentésével kapcsolatban a TDT elnevezésben .

1991-ben az UAI negyedik ajánlásában újradefiniálta a TDT-t, átnevezve azt is „földi időnek”. A TT-t hivatalosan az IAU által ugyanabban az időben meghatározott idő-koordinált geocentrikus (in) (TCG) szempontból határozták meg. A TT-t a TCG lineáris skálázásaként határozták meg, így a TT egysége a nemzetközi rendszer második a geoidon (a föld felszínén az átlagos tengerszint). A TT idő és a TCG idő közötti pontos összefüggést ezért a tapasztalatoknak kell még meghatározniuk. A gravitációs potenciál kísérleti meghatározása a geoid felületén Fizikai geodézia (in) feladat .

2000-ben az UAI nagyon kismértékben megváltoztatta a TT definícióját azáltal, hogy elfogadta a TT idő és a TCG idő arányának pontos értékét, például 1 - 6.969 290 134 × 10 −10 . A geoid felszínén mérve a TCG sebessége kissé gyorsabb, mint a TT sebessége, lásd alább, Relativisztikus kapcsolatok .

Meghatározás

A földidő állandó sebességgel tér el a geocentrikus (in) (TCG) koordinátaidőtől . Formálisan az egyenlet határozza meg

TT=(1-Lg)×TVSG + E{\ displaystyle TT = {\ bigl (} 1-L_ {g} {\ bigr)} \ szor TCG \ + \ E} ${\ displaystyle TT = {\ bigl (} 1-L_ {g} {\ bigr)} \ szor TCG \ + \ E}$

ahol a TT és a TCG a földi idő és a geocentrikus idő-koordináták másodpercekben számított vonalas számlálása , a két időskála sebességének állandó különbsége, és állandó a korszakok feloldására (lásd alább). meghatározása szerint pontosan egyenlő 6,969 290 134 × 10 −10 . ${\ displaystyle L_ {g}}$ $E$ ${\ displaystyle L_ {g}}$

A földi időre és a geocentrikus koordináta időre vonatkozó egyenletet gyakrabban formában mutatjuk be

TT=TVSG-Lg×(DJTVSG-2443144.5003725)×86400{\ displaystyle TT = TCG-L_ {g} \ times {\ bigl (} DJ_ {TCG} -2443144.5003725 {\ bigr)} \ times 86400} ${\ displaystyle TT = TCG-L_ {g} \ times {\ bigl (} DJ_ {TCG} -2443144.5003725 {\ bigr)} \ times 86400}$

hol van a TCG idő, Julian dátumként kifejezve (DJ) . Ez egyszerűen a TCG változó által képviselt másodpercek nyers számának átalakulása, ezért az egyenletnek ez a formája szükségtelenül összetett. Julián dátum használatával meghatározható az egész korszak . A fenti egyenletet gyakran a Julianus 2 443 144,5-ös dátummal adják meg, de ez helytelen (bár viszonylag jóindulatú, a szorzó kis értéke miatt ). A 2 443 144 500 372 5 értéke pontosan megegyezik a meghatározással. ${\ displaystyle DJ_ {TCG}}$ ${\ displaystyle L_ {g}}$

A TT és a TCG skála időbeli koordinátáit hagyományos módon, a napok meghatározásának hagyományos eszközeivel határozzuk meg, amelyeket a Föld forgása alapján átvettünk nem egységes időbeli standardokból. Pontosabban mind a Juliánus, mind a Gergely-naptárakat használják. Az elődökkel való folytonosság biztosítása érdekében az efemerisz idő (TE), a földi idő és a geocentrikus koordináta idő úgy lett beállítva, hogy megfeleljen a eflurisz időnek a Julianus körüli 2 443 144,5 (1977-01-01T00Z) dátummal. Pontosabban meghatározták, hogy az azonnali TT 1977-01-01T00: 00: 32.184 és az azonnali TCG 1977-01-01T00: 00: 32.184 pontosan megfelel az azonnali 1977-01-01TT: 00: 00: 00 000 nemzetközi atomidő (TAI). Ez az a pillanat is, amikor a TAI korrekciókat vezetett be a gravitációs eredet (in) idődilatációjára .

A Julián-dátumokban kifejezett földi és geocentrikus koordináta-idő pontosan és a lehető legegyszerűbben kapcsolható össze az egyenlettel

DJTT=EDJ+(DJTVSG-EDJ)×(1-Lg){\ displaystyle DJ_ {TT} = E_ {D} J + {\ bigl (} DJ_ {TCG} -E_ {DJ} {\ bigr)} \ szor {\ bigl (} 1-L_ {g} {\ bigr) }} ${\ displaystyle DJ_ {TT} = E_ {D} J + {\ bigl (} DJ_ {TCG} -E_ {DJ} {\ bigr)} \ szor {\ bigl (} 1-L_ {g} {\ bigr) }}$

hol van pontosan 2 443 144 500 372 5. ${\ displaystyle E_ {DJ}}$

Termelés

A földi idő elméleti ideál, amely nem függ egy adott megvalósítástól. Gyakorlati okokból a Föld idejét a Föld rendszerének tényleges óráival kell megvalósítani.

A földi idő fő megvalósítását a nemzetközi atomidő (TAI) biztosítja. Az 1958 óta működő TAI szolgáltatás a Föld felszínén és az orbitális térben elosztott atomórák segítségével próbálja összehangolni a megfelelő idő ritmusát a geoidon . A TAI-t kanonikusan határozzák meg, havi közleményekben, azoknak az olvasmányoknak az alapján, amelyeket annak idején az atomórák bizonyos csoportjai mutattak. A nemzetközi atomidő becsléseit a résztvevő órákat működtető intézmények is valós időben adják meg. A földi idő bevezetésekor a TAI és az efemerisz idő közötti történelmi különbség miatt a TT TAI-val történő megvalósítását a következők határozzák meg:

TT(TNÁL NÉLén)=TNÁL NÉLén+32,184s{\ displaystyle TT (TAI) = TAI + 32,184s} ${\ displaystyle TT (TAI) = TAI + 32,184s}$

Mivel a TAI-t a közzététel után soha nem vizsgálják felül, előfordulhat, hogy a hibák bekúsznak, és nem javításra kerülnek. Ezért lehetséges a földi idő jobb megvalósítása a történelmi TAI adatok újraelemzése alapján. A Súlyok és Mérések Nemzetközi Irodája ezt 1992 óta évente körülbelül egyszer végzi. A földi idő felismerését „TT (BIPM08)” néven nevezik meg, a számok a megjelenés évét jelzik. A TT-től (TAI) való eltérések táblázataként teszik közzé

A precíziós kronometria, a csillagászat és a műsorszórás nemzetközi közösségei új precíziós időskála létrehozását fontolgatták forgó motoros pulzorok tömbjének megfigyelése alapján . Ez az új pulzár alapú időskála független eszközként szolgál a földi idő kiszámításához, és potenciálisan hasznos lehet a TAI hibák azonosításában.

Közelítések

Néha a földi idő felhasználásával leírt időket olyan helyzetekben kell kezelni, amikor a TT részletes elméleti tulajdonságai nem szignifikánsak. Ha a milliszekundumos pontosság elegendő (vagy több, mint elegendő), a TT az alábbiak szerint foglalható össze:

A milliszekundumos pontosság érdekében a TT párhuzamosan áramlik a BIPM által fenntartott atomi időskálával ( International Atomic Time , TAI) . A TT megelőzi a TAI-t, és a TT ≅ TAI + 32,184 másodperccel megközelíthető. A 32,184 s késés történelmi eredetű.
A földi idő szintén párhuzamosan folyik a GPS időskálával , amelynek állandó különbsége van az atomi időtől (TAI - GPS idő = +19 másodperc), így a TT ≅ GPS idő + 51,184 másodperc.
a földi idő valójában a régi efemerisz idő (TE) folytatása , bár pontosabban egységes. Úgy tervezték, hogy biztosítsa a TE folytonosságát, és a Nemzetközi Második Rendszer sebességével működik, amelyet maga az Ephemeris Time Second alkalmazásával végzett kalibrációból származtattak.
A földi idő kissé megelőzi az UT1-et (az átlagos napidő finomított mértéke Greenwichben) egy ΔT = TT - UT1 néven ismert mennyiséggel. A ΔT-t +67,6439 másodpercnél mértük (a TT megelőzi az UT1-et) 0 óra UTC- on1 st január 2015és retrospektív számítással a ΔT 1900 körül megközelítette a nullát. A ΔT különbségnek, bár nehéz részletesen megjósolni, továbbra is növekednie kell; Az UT1 a jövőben egyre jobban (de szabálytalanul) növekszik a földi időhöz képest.

Relativisztikus kapcsolatok

A különböző helyeken, relatív mozgásban vagy különböző magasságokban elhelyezkedő megfigyelők a relativitáselmélet által leírt hatások miatt nem értenek egyet az órájuk sebességével kapcsolatban . Ennek eredményeként a földi idő (még elméleti ideálként is) nem felel meg az összes megfigyelő számára megfelelő időnek.

Relativisztikus értelemben a földi időt a geoidon elhelyezkedő óra megfelelő időpontjának írják le (lényegében a tengerszintet jelenti ). A Föld idejét azonban ma már hatékonyan koordinált időskálának definiálják. Az újradefiniálás nem változtatta meg mennyiségileg a földi időt, inkább pontosította a meglévő definíciót. Valójában a geoidot (átlagos tengerszint) a gravitációs idő sajátos tágulási szintjeként határozta meg egy fiktív megfigyelővel szemben, amely végtelenül nagy magasságban helyezkedik el.

A földi idő jelenlegi meghatározása a geocentrikus (in) (TCG) koordinátaidő lineáris skálájának frissítése , amely egy fiktív megfigyelő megfelelő ideje, aki messze van (ezért nem befolyásolja a gravitációs idő dilatációja), és pihenjen a Földhöz viszonyítva. Eddig a TCG-t elsősorban elméleti célokra használják a csillagászatban. A Föld felszínén található megfigyelő szempontjából a TCG másodikja valamivel kevesebb idő alatt telik el, mint a Nemzetközi Megfigyelő Rendszer második. A megfigyelő órájának és a földi időnek az összehasonlítása a megfigyelő magasságától függ: ezek megfelelnek a geoidnak, és a magasabb magasságban elhelyezett órák kissé gyorsabban futnak.

Megjegyzések és hivatkozások

(fr) Ez a cikk részben vagy egészben venni a Wikipedia cikket angolul című „ Földi Idő ” ( lásd a szerzők listáját ) .

Megjegyzések

1991-ben, amikor először meghatározták a földi időt, a tapasztalatok alapján kellett meghatározni, és a rendelkezésre álló legjobb becslés 6,969 291 × 10 −10 volt. ${\ displaystyle L_ {g}}$
Az atomi időskála A1 (elődje TAI) állítottuk be egyenlő UT2 annak hagyományos kezdő időpontja 1 st január 1958, amikor a DT (a) (TE-TU) körülbelül 32 másodperc. A 32,184 másodperces ellentételezés az efemerisz idő (ET) és a nemzetközi atomidő (TAI) közötti különbség 1976-os becslése volt , "hogy biztosítsák a folytonosságot a jelenlegi értékekkel és az efemerisz idő használatának gyakorlatával. Efemeriszek"

Hivatkozások

(in) " ajánlás [[: Sablon: Rn]] a [[: Sablon: Rn]] Közgyűlés "
(in) " az IAU XXIV. Közgyűlésének B1.9. Határozata " ,2000
(in) " FTP Server Department BIPM Time " a www.bipm.org oldalon
(in) Gérard Petit , "Atomic scales and pulsars" , Nicole Captain, Proceedings of the 2013 Days "Reference systems spatiotemporal": Tudományos fejlesztések a nagyon pontos tér-idő referenciarendszerekből , Observatoire de Paris, szeptember 16–18., 2013 ( ISBN 978-2-901057-69-7 , online olvasás ) , p. 120-123
(en) G. Hobbs és mtsai. , „ Pulsar-alapú időskála kidolgozása ” , a Royal Astronomical Society havi közleményei , vol. 427, n o 4,2012. december, P. 2780–2787 ( DOI 10.1111 / j.1365-2966.2012.21946.x )
1991. évi IAU konferencia, A4-es állásfoglalás, IV. Ajánlás, 9. megjegyzés.
(in) L Essen, " Időmérleg " , Metrologia , Vol. 4,1968, P. 161–165 ( online olvasás ) o. 163
IAU Bizottság 4 (Ephemerides), Ajánlások az IAU Közgyűléséhez 1976, Megjegyzések az 5. ajánláshoz, 2. megjegyzés.
(in) Steve Allen, " időskálán " , Lick Obszervatórium
(in) PK Seidelmann, a csillagászati almanach magyarázó kiegészítése ,1992( online olvasható ) , p. 42
Felbontás 9 a 11 th Általános Súly- és Mértékügyi Konferencia, 1960, 54. oldal
US Naval Observatory (USNO) adatfájlja online az ftp://maia.usno.navy.mil/ser7/deltat.data címen (hozzáférés: 2015. október 27.)
Például az IAU Bizottság 4 (Ephemerides), az IAU 1976. évi Közgyűlésének tett ajánlások, az 5. ajánláshoz fűzött megjegyzések 1. megjegyzés és más források a látszólagos geocentrikus efemeridek időtartamát jelzik megfelelő időnek.
(in) B Guinot: " A nemzetközi atomidő-koordináta ideje arany-e? ” , Égi mechanika , vol. 38,1986, P. 155–161 ( online olvasás )
IAU Közgyűlése 1991, A4-es állásfoglalás, III. És IV. Ajánlás, a baricentrikus idő-koordinátát és a geocentrikus idő-koordinátát koordinált időskálaként, a földi időt pedig lineáris geocentrikus idő-koordináta skálaként határozza meg, tehát egyben koordinált időt is.