Жер айналысының баяулауына негізделген уақыт стандарты

Кіріспе

Жердің айналуының баяулауына негізделген уақыт стандарты (Universal Time, UT1) – Жердің айналуына негізделген уақыт стандарты. Бастапқыда бұл 0° бойламындағы орташа күн уақыты болғанмен, Күнді дәл өлшеу қиындық тудырады. Сондықтан UT1 Халықаралық аспандық анықтамалық жүйесіне (ICRF) қатысты Жердің бұрышын өлшеу арқылы есептеледі, бұл Жердің айналу бұрышы (ERA) деп аталады және Гринвич орташа жұлдыздық уақытының орнын басады. UT1 Жер бетінің кез келген нүктесінде бірдей болады. UT1 келесі қатынасты сақтау керек: ERA = 2π(0.7790572732640 + 1.00273781191135448 · Tu) радиан, мұнда Tu = (Юлиан UT1 күні − 2451545.0).

Тарих

Стандартты уақыт енгізілгенге дейін, бар болса, әрбір муниципалитет өзінің ресми сағатын, егер болса, күннің жергілікті орнына сәйкес орнатты (күн уақытын қараңыз). Бұл Ұлыбританияда теміржол көлігінің енгізілуіне дейін жеткілікті болды, ол ұзақ қашықтықтарды жылдам жүруге мүмкіндік берді, бұл пойыз бірнеше қалалар арқылы күн сайын өтетін кезде уақытты үнемі реттеуді қажет етті. 1847 жылдан бастап Ұлыбритания Гринвич орта уақытын, Гринвичтегі негізгі меридиандағы орташа күн уақытын белгіледі, бұл мәселені шешу үшін жасалды: Ұлыбританиядағы барлық сағаттар жергілікті күн ортасына қарамастан осы уақытқа келтірілді. Телескоптарды пайдалану арқылы ГМТ Гринвичтегі Корольдік обсерваториядағы орташа күн уақытына калибрленді. Бұл сағаттарды синхрондау үшін хронометрлер немесе телеграф қолданылды. Халықаралық сауданың өсуімен бірге уақыт өлшеудің халықаралық стандартына қажеттілік туды. Бірнеше авторлар «әмбебап» немесе «космостық» уақытты ұсынды (қараңыз). Әлемдік уақытты әзірлеу Халықаралық меридиандық конференцияда басталды. Осы конференцияның соңында, 1884 жылдың 22 қазанында, әлемдік уақыт үшін ұсынылатын негізгі анықтама, «әмбебап күн», Гринвичтегі Корольдік обсерваториядағы жергілікті орташа күн уақыты деп жарияланды, ол Гринвичтегі түнгі ортадан 0 сағаттан бастап есептелді. Бұл 1847 жылдан бері Ұлыбритания аралдарында қолданылып келе жатқан Гринвич орта уақытына сәйкес келді. Керісінше, астрономиялық ГМТ орта түскі уақытта басталды, яғни астрономиялық X күн азаматтық X күнінің ортасында басталды. Мұның мақсаты бір түндік бақылауларды бір күндік мерзімде сақтау еді. Азаматтық жүйе 1925 жылдың 1 қаңтарында 0 сағаттан (азаматтық) қабылданды. Теңізшілік ГМТ астрономиялық ГМТ-ден 24 сағат бұрын басталды, кем дегенде 1805 жылға дейін Корольдік теңіз флотында, бірақ басқа жерлерде одан да ұзақ сақталды, өйткені ол 1884 жылғы конференцияда айтылды. Гринвич 1884 жылға қарай барлық теңіз карталарының үштен екісі оны бастапқы меридиан ретінде қолданғандықтан таңдалды. 1848 және 1972 жылдар аралығында барлық ірі елдер Гринвич меридианына негізделген уақыт белдеулерін қабылдады. 1928 жылы Халықаралық астрономиялық одақ (ХАО) күнді түнгі ортадан басталатын ГМТ-ге сілтеме жасау үшін әмбебап уақыт (ҰУ) терминін енгізді. Бұл термин Гринвич орта уақытынан да дәл термин ретінде ұсынылды, өйткені ГМТ күндіз басталатын астрономиялық күнді немесе түнгі ортадан басталатын азаматтық күнді білдіруі мүмкін. Жалпы халық күнді әрдайым түнгі ортадан бастағандықтан, уақыт шкаласы оларға Гринвич орта уақыты ретінде ұсыныла берді. Енгізілген кезде, хабар таратудың уақыт сигналдары ҰУ-ге негізделген, сондықтан Жердің айналуы. 1955 жылы BIH Уильям Марковицтің ұсынысын қабылдады, 1956 жылдың 1 қаңтарынан бастап ҰУ0 (бұрынғы есептелген ҰУ), ҰУ1 (полярлық қозғалысқа түзетілген ҰУ0) және ҰУ2 (полярлық қозғалыс және маусымдық өзгерістерге түзетілген ҰУ0) деп бөлінеді. ҰУ1 «көптеген астрономиялық және геодезиялық қолданбалар» үшін жеткілікті нұсқа болды, ал ҰУ2 радио арқылы халыққа таратылатын болды. ҰУ0 және ҰУ2 көп ұзамай Координацияланған әмбебап уақыттың (ҚҰУ) енгізілуіне байланысты маңызды емес болды. 1956 жылдан бастап WWV ҰУ1-мен келісу үшін 20 мс-қа қадамдық түрде өзгеретін атом сағаты сигналын таратты. ҰУ1-ден 20 мс-қа дейінгі қате ҰУ0, ҰУ1 және ҰУ2 арасындағы айырмашылықтармен бірдей шамадағы. 1960 жылы АҚШ Әскери-теңіз обсерваториясы, Гринвич Корольдік обсерваториясы және Ұлыбритания Ұлттық физикалық зертханасы ҚҰУ-ді ұқсас қадамдық тәсілмен жасады. 1960 жылғы URSI кездесуі барлық уақыт қызметтерінің Ұлыбритания мен АҚШ-тың үлгісіне еліктеп, қажет болған жағдайда кездейсоқ қадамдармен ҰУ2 болжамды прогрессиясына сәйкес келуге бағытталған цезийден жиілік ауытқуы арқылы үйлестірілген уақытты хабарлауға кеңес берді. 1972 жылдың 1 қаңтарынан бастап ҚҰУ ҰУ2-ден гөрі ҰУ1-ден 0,9 секунд ішінде ұштасу үшін анықталды, бұл ҰУ2-нің төмендеуін білдірді. Қазіргі заманғы азаматтық уақыт әдетте ҚҰУ-ге сәйкес келеді. Кейбір елдерде Гринвич орта уақыты термині осы күнге дейін ҰУ1 туралы, азаматтық уақыт бақылауда, сондай-ақ астрономиялық альманахтарда және басқа да сілтемелерде қолданылады. Егер бір секундтан артық дәлдік қажет болмаса, ҚҰУ-ді ҰУ1 шамасында қолдануға болады. ҰУ1 мен ҚҰУ арасындағы айырмашылық DUT1 деп аталады.

Prior to the introduction of standard time, each municipality throughout the clock using world set its official clock, if it had one, according to the local position of the Sun (see solar time). This served adequately until the introduction of rail travel in Britain, which made it possible to travel fast enough over long distances to require continuous re setting of timepieces as a train progressed in its daily run through several towns. Starting in 1847, Britain established Greenwich Mean Time, the mean solar time on the Prime Meridian at Greenwich, England, to solve this problem: all clocks in Britain were set to this time regardless of local solar noon. Using telescopes, GMT was calibrated to the mean solar time at the Royal Observatory, Greenwich in the UK. Chronometers or telegraphy were used to synchronize these clocks. As international commerce increased, the need for an international standard of time measurement emerged. Several authors proposed a "universal" or "cosmic" time (see ). The development of Universal Time began at the International Meridian Conference. At the end of this conference, on 22 October 1884, the recommended base reference for world time, the "universal day", was announced to be the local mean solar time at the Royal Observatory in Greenwich, counted from 0 hours at Greenwich mean midnight. This agreed with the civil Greenwich Mean Time used on the island of Great Britain since 1847. In contrast, astronomical GMT began at mean noon, i. e. astronomical day X began at noon of civil day X. The purpose of this was to keep one night's observations under one date. The civil system was adopted as of 0 hours (civil) 1 January 1925. Nautical GMT began 24 hours before astronomical GMT, at least until 1805 in the Royal Navy, but persisted much later elsewhere because it was mentioned at the 1884 conference. Greenwich was chosen because by 1884 two thirds of all nautical charts and maps already used it as their prime meridian. During the period between 1848 and 1972, all of the major countries adopted time zones based on the Greenwich meridian. In 1928, the term Universal Time (UT) was introduced by the International Astronomical Union to refer to GMT, with the day starting at midnight. The term was recommended as a more precise term than Greenwich Mean Time, because GMT could refer to either an astronomical day starting at noon or a civil day starting at midnight. As the general public had always begun the day at midnight, the timescale continued to be presented to them as Greenwich Mean Time. When introduced, broadcast time signals were based on UT, and hence on the rotation of the Earth. In 1955 the BIH adopted a proposal by William Markowitz, effective 1 January 1956, dividing UT into UT0 (UT as formerly computed), UT1 (UT0 corrected for polar motion) and UT2 (UT0 corrected for polar motion and seasonal variation). UT1 was the version sufficient for "many astronomical and geodetic applications", while UT2 was to be broadcast over radio to the public. UT0 and UT2 soon became irrelevant due to the introduction of Coordinated Universal Time (UTC). Starting in 1956, WWV broadcast an atomic clock signal stepped by 20 ms increments to bring it into agreement with UT1. The up to 20 ms error from UT1 is on the same order of magnitude as the differences between UT0, UT1, and UT2. By 1960, the U. S. Naval Observatory, the Royal Greenwich Observatory, and the UK National Physical Laboratory had developed UTC, with a similar stepping approach. The 1960 URSI meeting recommended that all time services should follow the lead of the UK and US and broadcast coordinated time using a frequency offset from cesium aimed to match the predicted progression of UT2 with occasional steps as needed. Starting 1 January 1972, UTC was defined to follow UT1 within 0.9 seconds rather than UT2, marking the decline of UT2. Modern civil time generally follows UTC. In some countries, the term Greenwich Mean Time persists in common usage to this day in reference to UT1, in civil timekeeping as well as in astronomical almanacs and other references. Whenever a level of accuracy better than one second is not required, UTC can be used as an approximation of UT1. The difference between UT1 and UTC is known as DUT1.

Басқа нұсқалары

UT1 – Универсалды уақыттың негізгі түрі. UT0 – жұлдыздардың немесе галактикадан тыс радио көздерінің тәуліктік қозғалысын бақылау арқылы, сондай-ақ Ай мен Жердің жасанды спутниктерінің қашықтығын өлшеу арқылы обсерваторияда анықталатын әмбебап уақыт. Обсерватория орналасқан жері жер бетілік анықтамалық жүйеде (мысалы, Халықаралық жер бетілік анықтамалық жүйеде) бекітілген координаттарға ие деп есептеледі, бірақ Жердің айналу осі Жер бетінде жылжиды; бұл полярлық қозғалыс деп аталады. UT0 полярлық қозғалысты ескермейді, ал UT1 оны ескереді. UT0 мен UT1 арасындағы айырмашылық ондаған миллисекундқа жуық. UT0 белгілемесі енді кеңінен қолданылмайды. UT1R – UT1-дің тегістелген түрі, ол толқындардың әсерінен туындайтын кезеңдік өзгерістерді сүзіп тастайды. Оған 5,6 күннен 18,6 жылға дейінгі кезеңдері бар 62 тегістеу шарттары кіреді. UT1R әлі де техникалық әдебиеттерде қолданылады, бірақ басқа жерлерде сирек қолданылады. UT2 – UT1-дің тегістелген түрі, ол маусымдық кезеңдік өзгерістерді сүзіп тастайды. Көбінесе тарихи қызығушылық тудырады және қазір сирек қолданылады. Онда t – уақыт, Бессель жылдың бөлшегі ретінде берілген.