Системы Всемирного времени. Всемирное координированное время
Динамическое время
Нульпункт шкалы TAI сдвинут относительно нульпункта шкалы ЕТ на постоянную величину -
Эфемеридное время ЕТ
Идеально равномерная шкала времени, введена по решению 8 съезда Международного Астрономического Совета с 1952г.
1. Механизм - обращение Земли в течение года вокруг Солнца.
2. Масштаб - продолжительность одной эфемеридной секунды, равной 1/31556925.9747 тропического года. Так как тропический год не является постоянным, то за эталон принята продолжительность конкретного тропического года в фундаментальную эпоху 1900.0, янв.0, 12h ЕТ.
3. Нульпункт - фундаментальная эпоха 1900, 0 янв., 12h ЕТ на начальном меридиане.
4. Способ отсчета - через посредство системы Всемирного времени UT, прибавлением поправки за переход к эфемеридному времени:
ET = UT + DT ,
где DT – поправка за вековое замедление вращения Земли, которую получают из наблюдений Луны и публикуют в Астрономическом Ежегоднике.
В первом приближении, систему ЕТ можно представлять как систему, основанную на суточном вращении Земли, но исправленную за неравномерность этого вращения.
Так как эфемеридная секунда привязана к продолжительности вполне определенного года, эталон ЕТ не может быть воспроизведен - это идеальное построение. Шкала ЕТ существовала до 1986 года, затем заменена динамическим временем.
2.11 Атомное время TAI
С появлением в 1955 году сверхстабильных эталонов частоты, основанных на квантовых переходах между энергетическими уровнями молекул и атомов, стало возможным создание атомных шкал времени. Атомное время TAI - время, в основу измерения которого положены электромагнитные колебания, излучаемые атомами или молекулами при переходе из одного энергетического состояния в другое. Масштаб системы TAI принят равным масштабу ЕТ, то есть атомные часы есть физическое воспроизведение шкалы эфемеридного времени ЕТ. Точность воспроизведения до 2×10-12 сек.
Решением XII Генеральной конференции мер и весов в 1967 году единица TАI - 1 атомная секунда - приравнена продолжительности 9192631770 периодов излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133. Относительная точность цезиевого эталона частоты 10-10-10-11 в течение нескольких лет.
ЕТ = АТ + 32.184s.
Эталон атомного времени не имеет ни суточных, ни вековых колебаний, не стареет и обладает достаточной определенностью, точностью и воспроизводимостью.
С 1986 года шкала эфемеридного времени ЕТ заменена двумя шкалами динамического времени DT:
1) Земное динамическое время TDT, равное по масштабу ET, отнесено к центру масс Земли и служит независимым аргументом видимых геоцентрических эфемерид, в том числе при определении эфемерид ИСЗ;
2) Барицентрическое динамическое время TDB, которое учитывает движение центра масс Солнца вокруг центра масс всей Солнечной системы (барицентра Солнечной системы). Отнесено к барицентру Солнечной системы и является аргументом дифференциальных уравнений всех гравитационных теорий движения тел Солнечной системы в Ньютоновом приближении.
Различие ТDB и TDT состоит в периодических вариациях масштаба с амплитудой 0.00166s.
Всемирное время UT, по определению, есть среднее солнечное время на меридиане Гринвича. Из-за неравномерности вращения Земли Гринвичский меридиан вращается также неравномерно. Кроме того, в результате непрерывного перемещения оси вращения в теле самой Земли географические полюса смещаются по поверхности Земли, а вместе с ними изменяют свое положение и плоскости истинных меридианов. Из-за этих факторов различают следующие системы измерения времени:
UT0 – время на мгновенном гринвичском меридиане, определенное по мгновенному положению полюсов Земли. Это время, непосредственно получаемое из астрономических наблюдений суточных движений звезд;
UT1 – время на среднем гринвичском меридиане, исправленное за движение земных полюсов,
UT1 = UT0 + Dl,
где Dl - поправка, зависящая от координат мгновенного полюса, отсчитываемых относительно общепринятого среднего полюса (см. раздел “Движение земных полюсов”);
UT2 – время, исправленное за сезонную неравномерность вращения Земли DTs:
UT2 = UT1 + DTs.
Для согласования наблюденного всемирного времени UT1 и строго равномерного времени TAI с 1964 года ввели равномерно-переменную шкалу времени UTC - всемирное координированное время. Масштабы UTC и TAI равны, а нульпункт меняется скачком. Между UTC и UT1 накапливается расхождение, обусловленное, во-первых, неравномерностью шкалы UT1, а, во-вторых, неравенством масштабов UT1 и TAI (1 атомная секунда не равна в точности 1 секунде UT1). При нарастании расхождения между UTC и UT1 до 0.7s производится корректировка скачком на 1s:
UTC = TAI + b,
где b = 1s, если |UTC-UT1| > 0.7s,
b = 0, если |UTC-UT1| < 0.7s.
О моментах ввода поправки в 1s заранее сообщается в печати.
Сигналы точного времени передаются по радио и телевидению в системе UTC.