Жер бетіндегі астрономиялық байқаулар үшін уақыт стандарты
Terrestrial Time
Жерден астрономиялық байқаулар үшін уақыт стандарты – Жер уақыты (TT). Бұл халықаралық стандарт, айналмалы қозғалысты ескермейді. Астрономиялық есептеулерде қолданылады.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Жерден астрономиялық бақылаулар үшін уақыт стандарты
Time standard for astronomical observations from the Earth
Жердегі уақыт (TT) – Халықаралық астрономиялық одақ анықтаған, негізінен Жер бетінен жасалған астрономиялық бақылаулардың уақытын өлшеуге арналған қазіргі заманғы астрономиялық уақыт стандарты. Мысалы, Астрономиялық альманах Жерден көрінетін Күн, Ай және планеталардың орналасу кестелері (эфемеридалар) үшін TT-ны пайдаланады. Бұл рөлде TT эфемерида уақытын (ET) алмастырған Жердегі динамикалық уақытты (TDT немесе TD) жалғастырады. TT-ның бастапқы мақсаты – ET-нің сияқты, Жердің айналысындағы өзгерістерге тәуелді болмауы. TT бірлігі – SI секунды, оның анықтамасы қазіргі уақытта цезий атомдық сағатына негізделген, бірақ TT атомдық сағаттармен тікелей анықталмайды. Бұл теориялық идеал, ал нақты сағаттар оны тек жуықтап көрсете алады. TT азаматтық мақсаттар үшін жиі қолданылатын уақыт шкаласы – Үйлестірілген әмбебап уақыттан (UTC) ерекшеленеді. TT, Халықаралық атом уақыты (TAI) арқылы UTC-нің негізі болып табылады. TT енгізілген кезде TAI мен ET арасындағы тарихи айырмашылықтың нәтижесінде TT, TAI-дан 32,184 секундқа озып өтеді.
Terrestrial Time (TT) is a modern astronomical time standard defined by the International Astronomical Union, primarily for time measurements of astronomical observations made from the surface of Earth. For example, the Astronomical Almanac uses TT for its tables of positions (ephemerides) of the Sun, Moon and planets as seen from Earth. In this role, TT continues Terrestrial Dynamical Time (TDT or TD), which succeeded ephemeris time (ET). TT shares the original purpose for which ET was designed, to be free of the irregularities in the rotation of Earth. The unit of TT is the SI second, the definition of which is based currently on the caesium atomic clock, but TT is not itself defined by atomic clocks. It is a theoretical ideal, and real clocks can only approximate it. TT is distinct from the time scale often used as a basis for civil purposes, Coordinated Universal Time (UTC). TT is indirectly the basis of UTC, via International Atomic Time (TAI). Because of the historical difference between TAI and ET when TT was introduced, TT is 32.184 s ahead of TAI.
Тарих
Халықаралық астрономиялық одақ (IAU) 1976 жылы XVI Бас ассамблеясында жердегі уақыт стандартының анықтамасын қабылдады, кейіннен оны Жердегі динамикалық уақыт (TDT) деп атады. Ол Күн жүйесінің эфемеридтері үшін уақыт стандарты болған динамикалық уақыт шкаласына негізделген барицентрлік динамикалық уақытқа (TDB) сәйкес келді. Бұл екі уақыт стандарты да толыққанды анықталмады. Сонымен қатар, TDT атауындағы "динамикалық" сөзінің мағынасына күмән туды. 1991 жылы XXI Бас ассамблеясының IV ұсынысында IAU TDT-ны қайта анықтады, сонымен қатар оны "Жердегі уақыт" деп атады. TT ресми түрде IAU-ның сол кездегі геоцентрлік координаттық уақыты (TCG) арқылы анықталды. TT, TCG-нің сызықтық масштабталуы ретінде анықталды, сондықтан TT бірлігі – "геоидтегі SI секунд", яғни оның жылдамдығы шамамен теңіз деңгейіндегі Жер бетіндегі уақыттың жылдамдығымен сәйкес келеді. Осылайша TT уақыты мен TCG уақыты арасындағы нақты қатынас , мұндағы – тұрақты шама, ал – геоид бетіндегі гравитациялық потенциал, физикалық геодезиямен өлшенетін мән. 1991 жылы ең жақсы бағаланған мәні 6,969291-ге тең болды. 2000 жылы IAU TT анықтамасын нақты мәнді қабылдап, сәл өзгертті, .
A definition of a terrestrial time standard was adopted by the International Astronomical Union (IAU) in 1976 at its XVI General Assembly and later named Terrestrial Dynamical Time (TDT). It was the counterpart to Barycentric Dynamical Time (TDB), which was a time standard for Solar system ephemerides, to be based on a dynamical time scale. Both of these time standards turned out to be imperfectly defined. Doubts were also expressed about the meaning of 'dynamical' in the name TDT. In 1991, in Recommendation IV of the XXI General Assembly, the IAU redefined TDT, also renaming it "Terrestrial Time". TT was formally defined in terms of Geocentric Coordinate Time (TCG), defined by the IAU on the same occasion. TT was defined to be a linear scaling of TCG, such that the unit of TT is the "SI second on the geoid", i. e. the rate approximately matched the rate of proper time on the Earth's surface at mean sea level. Thus the exact ratio between TT time and TCG time was , where was a constant and was the gravitational potential at the geoid surface, a value measured by physical geodesy. In 1991 the best available estimate of was 6.969291. In 2000, the IAU very slightly altered the definition of TT by adopting an exact value, .
Орындалған жұмыстар
ТТ – нақты іске асыруға байланысты емес, теориялық идеал. Практикалық қолдану үшін физикалық сағаттарды өлшеу қажет, ал олардың көрсеткіштері ТТ-ні бағалау үшін өңделуі керек. Көп жағдайда қарапайым ауытқу есебі жеткілікті, бірақ жоғары талаптар қойылатын қолдануларда, салыстырмалы физиканың және өлшеудің қателіктерінің егжей-тегжейлі модельдеуі қажет болуы мүмкін. 32,184 секундтық ауытқу тарихи себептерге байланысты туындаған. Атомдық уақыт шкаласы A1 (TAI-нің алдындағысы) 1958 жылдың 1 қаңтарында UT2-ге тең деп белгіленді, сол кезде ΔT (ET − UT) шамамен 32 секундты құрады. 32,184 секундтық ауытқу 1976 жылы Эфемерис уақыты (ET) мен TAI арасындағы айырмашылықтың бағасы болды, бұл "Эфемерис уақытын пайдаланудағы қазіргі мәндермен және тәжірибемен үзіліссіздікті қамтамасыз ету үшін" жасалды. TAI жарияланғаннан кейін қайта қарастырылмайды, ал TT(TAI) TT(BIPM)-ға қарағанда шағын қателіктерге ие, олар 10<sup>-50</sup> микросекунд деңгейінде. GPS уақыт шкаласы атомдық уақыттан номиналды айырмашылыққа ие: 1 = (TAI − GPS уақыты = +19 секунд), сондықтан TT ≈ GPS уақыты + 51,184 секунд. Бұл іске асыру GPS сигналы TAI-мен толық синхронды болмағандықтан қосымша микросекундтық қателіктерге әкелуі мүмкін, бірақ GPS қабылдағыштары кеңінен қолжетімді.
TT is a theoretical ideal, not dependent on a particular realization. For practical use, physical clocks must be measured and their readings processed to estimate TT. A simple offset calculation is sufficient for most applications, but in demanding applications, detailed modeling of relativistic physics and measurement uncertainties may be needed. The offset 32.184 s arises from history. The atomic time scale A1 (a predecessor of TAI) was set equal to UT2 at its conventional starting date of 1 January 1958, when ΔT (ET − UT) was about 32 seconds. The offset 32.184 seconds was the 1976 estimate of the difference between Ephemeris Time (ET) and TAI, "to provide continuity with the current values and practice in the use of Ephemeris Time". TAI is never revised once published and TT(TAI) has small errors relative to TT(BIPM), on the order of 10 50 microseconds. The GPS time scale has a nominal difference from atomic time 1=(TAI − GPS time = +19 seconds), so that TT ≈ GPS time + 51.184 seconds. This realization introduces up to a microsecond of additional error, as the GPS signal is not precisely synchronized with TAI, but GPS receiving devices are widely available.
ТТ ((БИПМ))
1992 жылдан бері шамамен жыл сайын Халықаралық өлшемдер және салмақтар бюросы (BIPM) тарихи TAI деректерін қайта талдау негізінде TT-ның жақсырақ іске асырылуын жасап келеді. BIPM-нің TT іске асырылулары "TT(BIPM08)" түрінде аталады, ондағы сандар жарияланған жылды көрсетеді. Олар TT(TAI) арасындағы айырмашылықтардың кестесі түрінде жарияланады, сонымен қатар кестеден кейінгі мерзімдер үшін қолданылатын экстраполяция теңдеуі де беріледі. 2023 жылғы жағдай бойынша соңғысы – TT(BIPM22).
Approximately annually since 1992, the International Bureau of Weights and Measures (BIPM) has produced better realizations of TT based on reanalysis of historical TAI data. BIPM's realizations of TT are named in the form "TT(BIPM08)", with the digits indicating the year of publication. They are published in the form of a table of differences from TT(TAI), along with an extrapolation equation that may be used for dates later than the table. The latest as of 2023 is TT(BIPM22).
Пульсарлар
Халықаралық пульсарлық уақыт тізімі бірлестігінің зерттеушілері 2012 жылға дейінгі пульсарлар жиынтығының байқауларына негізделген TT(IPTA16) TT-нің іске асырылуын жасады. Бұл жаңа пульсарлық уақыт шкаласы TT-ні есептеудің тәуелсіз тәсілі болып табылады. Зерттеушілер өз шкалалары TT(BIPM17)-ден 0,5 микросекундқа дейін сәйкес келетінін анықтады, сонымен қатар 2003 жылдан бері қателер айтарлықтай төмендеді. Қолданылған деректер ұзақ мерзімді тұрақтылықты талдауға жеткіліксіз болды және бірнеше аномалияларды қамтыды, бірақ көбірек деректер жиналып, талданғанда, бұл іске асырылу ақырында TAI және TT(BIPM) кемшіліктерін анықтауға көмектесуі мүмкін.
Researchers from the International Pulsar Timing Array collaboration have created a realization TT(IPTA16) of TT based on observations of an ensemble of pulsars up to 2012. This new pulsar time scale is an independent means of computing TT. The researchers observed that their scale was within 0.5 microseconds of TT(BIPM17), with significantly lower errors since 2003. The data used was insufficient to analyze long term stability, and contained several anomalies, but as more data is collected and analyzed, this realization may eventually be useful to identify defects in TAI and TT(BIPM).
Басқа стандарттар
TT бұрынғы Эфемерид уақытының жалғасы болып табылады (бірақ одан да дәл біркелкі). Ол ET уақытымен сабақтастық үшін жасалған және SI секундының жылдамдығымен жүреді, ол өзі ET секундын пайдаланып калибрленген (Эфемерид уақыты бөлімінде секундының қайта анықталуы және іске асырылуына қараңыз). JPL эфимеридтік уақыт аргументі Teph TT-ден бірнеше миллисекундқа жуық. TT UT1 (Гринвичтегі орташа күн уақытының нақтырақ өлшемі) TT алдында 1=ΔT (уақыт санау) мөлшерімен шамалы ғана озады. ΔT 2015 жылдың 1 қаңтарында UTC сағат 0-де +67.6439 секундқа (TT UT1 алдында) тең өлшенді; ал ретроспективті есептеулер бойынша ΔT 1900 жылға жуық нөлге жақын болды. ΔT өсуін жалғастыра береді деп күтілуде, соның салдарынан UT1 болашақта TT-дан бірте-бірте (бірақ үзіліссіз емес) артта қалады. ΔT-ны нақты болжау қиын, 10 жылдық экстраполяциялар нақты мәннен 2-3 секундқа дейін ауытқуы мүмкін.
TT is in effect a continuation of (but is more precisely uniform than) the former Ephemeris Time (ET). It was designed for continuity with ET, and it runs at the rate of the SI second, which was itself derived from a calibration using the second of ET (see, under Ephemeris time, Redefinition of the second and Implementations). The JPL ephemeris time argument Teph is within a few milliseconds of TT. TT is slightly ahead of UT1 (a refined measure of mean solar time at Greenwich) by an amount known as 1=ΔT (timekeeping) ΔT was measured at +67.6439 seconds (TT ahead of UT1) at 0 h UTC on 1 January 2015; and by retrospective calculation, ΔT was close to zero about the year 1900. ΔT is expected to continue to increase, with UT1 becoming steadily (but irregularly) further behind TT in the future. In fine detail, ΔT is somewhat unpredictable, with 10 year extrapolations diverging by 2 3 seconds from the actual value.