stringtranslate.com

Международное атомное время

Международное атомное время (сокращенно TAI , от французского названия temps atomique international [1] ) — это высокоточный атомный стандарт координатного времени , основанный на условном ходе собственного времени на геоиде Земли . [2] TAI — это взвешенное среднее значение времени, отслеживаемое более чем 450 атомными часами в более чем 80 национальных лабораториях по всему миру. [3] Это непрерывная шкала времени без дополнительных секунд , и это основная реализация земного времени (с фиксированным смещением эпохи ). Это основа для всемирного координированного времени (UTC), которое используется для гражданского хронометража по всей поверхности Земли и которое имеет дополнительные секунды.

UTC отклоняется от TAI на несколько целых секунд. По состоянию на 1 января 2017 года , сразу после введения последней дополнительной секунды , [4] UTC отставало от TAI ровно на 37 секунд. 37 секунд являются результатом первоначальной разницы в 10 секунд в начале 1972 года, плюс 27 дополнительных секунд в UTC с 1972 года. В 2022 году Генеральная конференция по мерам и весам приняла решение отказаться от дополнительной секунды к 2035 году или ранее, после чего разница между TAI и UTC останется фиксированной. [5]

TAI может сообщаться с использованием традиционных средств указания дней, перенесенных из неравномерных стандартов времени, основанных на вращении Земли. В частности, используются как юлианские дни , так и григорианский календарь . TAI в этой форме был синхронизирован с Всемирным временем в начале 1958 года, и с тех пор они расходятся, в первую очередь из-за замедления вращения Земли.

Операция

TAI — это средневзвешенное значение времени, отслеживаемое более чем 450 атомными часами в более чем 80 национальных лабораториях по всему миру. [3] Большинство используемых часов — цезиевые часы ; определение секунды в Международной системе единиц (СИ) основано на цезии . [6] Часы сравниваются с использованием сигналов GPS и двусторонней спутниковой передачи времени и частоты . [7] Благодаря усреднению сигнала TAI на порядок стабильнее, чем его лучшие составляющие часы.

Участвующие учреждения транслируют в режиме реального времени частотный сигнал с временными кодами , которые являются их оценкой TAI. Временные коды обычно публикуются в формате UTC, который отличается от TAI на известное целое число секунд. Эти временные шкалы обозначаются в виде UTC(NPL) в форме UTC, где NPL здесь обозначает Национальную физическую лабораторию Великобритании . Форма TAI может обозначаться как TAI(NPL) . Последнее не следует путать с TA(NPL) , которая обозначает независимую атомную шкалу времени, не синхронизированную с TAI или с чем-либо еще.

Часы в разных учреждениях регулярно сравниваются друг с другом. Международное бюро мер и весов (BIPM, Франция) объединяет эти измерения для ретроспективного расчета средневзвешенного значения, которое формирует максимально стабильную шкалу времени. [3] Эта объединенная шкала времени ежемесячно публикуется в "Circular T", [8] и является канонической TAI. Эта шкала времени выражается в виде таблиц разностей UTC − UTC( k ) (равных TAI − TAI( k )) для каждого участвующего учреждения k . В том же циркуляре также приводятся таблицы TAI − TA( k ) для различных несинхронизированных атомных шкал времени.

Ошибки в публикации могут быть исправлены путем выпуска пересмотренного варианта неисправного циркуляра T или путем исправления ошибок в последующем циркуляре T. Помимо этого, после публикации в циркуляре T шкала TAI не пересматривается. Оглядываясь назад, можно обнаружить ошибки в TAI и сделать более точные оценки истинной собственной шкалы времени. Поскольку опубликованные циркуляры являются окончательными, более точные оценки не создают еще одну версию TAI; вместо этого считается, что они создают лучшую реализацию земного времени (TT).

История

Ранние атомные шкалы времени состояли из кварцевых часов с частотами, калиброванными одними атомными часами; атомные часы не работали непрерывно. Службы атомного времени начались экспериментально в 1955 году с использованием первых цезиевых атомных часов в Национальной физической лаборатории Великобритании (NPL) . Они были использованы в качестве основы для калибровки кварцевых часов в Королевской Гринвичской обсерватории и для установления шкалы времени, названной Гринвичской атомной (GA). Военно-морская обсерватория США начала шкалу A.1 13 сентября 1956 года, используя коммерческие атомные часы Atomichron , за которой последовала шкала NBS-A в Национальном бюро стандартов , Боулдер, Колорадо , 9 октября 1957 года. [9]

Международное бюро времени (BIH) начало шкалу времени, T m или AM, в июле 1955 года, используя как местные цезиевые часы, так и сравнения с удаленными часами, используя фазу радиосигналов ОНЧ . Шкала BIH, A.1 и NBS-A были определены эпохой в начале 1958 года [a] Процедуры, используемые BIH, развивались, и название шкалы времени изменилось: A3 в 1964 году [11] и TA(BIH) в 1969 году [12].

Секунда СИ была определена в терминах атома цезия в 1967 году. С 1971 по 1975 год Генеральная конференция по мерам и весам и Международный комитет мер и весов приняли ряд решений, которые обозначили шкалу времени BIPM как Международное атомное время (TAI). [13]

В 1970-х годах стало ясно, что часы, участвующие в TAI, тикают с разной скоростью из-за гравитационного замедления времени , и объединенная шкала TAI, таким образом, соответствует среднему значению высот различных часов. Начиная с юлианской даты 2443144.5 (1 января 1977 года 00:00:00 TAI), поправки были применены к выходным данным всех участвующих часов, так что TAI будет соответствовать собственному времени на геоиде ( среднем уровне моря ). Поскольку часы были, в среднем, значительно выше уровня моря, это означало, что TAI замедлился примерно на одну часть на триллион. Прежняя неисправленная шкала времени продолжает публиковаться под названием EAL ( Échelle Atomique Libre , что означает Свободная атомная шкала ). [14]

Момент начала применения гравитационной коррекции служит эпохой для барицентрического координатного времени (TCB), геоцентрического координатного времени (TCG) и земного времени (TT), которые представляют собой три фундаментальные шкалы времени в солнечной системе. [15] Все три шкалы времени были определены как JD 2443144.5003725 (1 января 1977 00:00:32.184) именно в этот момент. [b] TAI с тех пор является реализацией TT с уравнением TT(TAI) = TAI + 32.184 с. [16]

Продолжение существования TAI было поставлено под сомнение в письме BIPM в МСЭ-Р от 2007 года, в котором говорилось: «В случае переопределения UTC без дополнительных секунд CCTF рассмотрит возможность обсуждения возможности отмены TAI, поскольку он останется параллельным непрерывному UTC». [17]

Отношение к UTC

В отличие от TAI, UTC является прерывистой шкалой времени. Она время от времени корректируется с помощью дополнительных секунд. Между этими корректировками она состоит из сегментов, которые отображаются в атомном времени с помощью постоянного смещения. С момента своего появления в 1961 году по декабрь 1971 года корректировки производились регулярно в дробных дополнительных секундах, так что UTC приближалось к UT2 . После этого эти корректировки производились только в целых секундах, чтобы приблизиться к UT1 . Это было компромиссное решение, чтобы сделать возможной публично транслируемую шкалу времени. Менее частые корректировки целых секунд означали, что шкала времени будет более стабильной и ее будет легче синхронизировать на международном уровне. Тот факт, что она продолжает приближаться к UT1, означает, что такие задачи, как навигация , для которых требуется источник всемирного времени, по-прежнему хорошо решаются публичной трансляцией UTC. [18]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Они были настроены на юлианскую дату 2436204.5 (1 января 1958 00:00:00) в соответствующий момент времени UT2 . Однако каждая обсерватория использовала свое собственное значение UT2. [10]
  2. ^ Смещение в 32,184 секунды необходимо для обеспечения преемственности со старым эфемеридным временем .

Ссылки

Сноски

  1. ^ Tempsatomique 1975 [ требуются дальнейшие пояснения ]
  2. ^ Guinot, B. (1986). «Является ли международное атомное время TAI координатным временем или собственным временем?». Celestial Mechanics . 38 (2): 155–161. Bibcode : 1986CeMec..38..155G. doi : 10.1007/BF01230427. S2CID  120564915.
  3. ^ abc BIPM Annual Report on Time Activities (PDF) . Том 15. Международное бюро мер и весов. 2020. С. 9. ISBN 978-92-822-2280-5. ISSN  1994-9405. Архивировано (PDF) из оригинала 14 августа 2021 г. . Получено 16 июня 2022 г. .
  4. ^ Bizouard, Christian (6 июля 2016 г.). «Bulletin C 52». Париж: IERS . Архивировано из оригинала 13 августа 2017 г. Получено 31 декабря 2016 г.
  5. ↑ Agence France-Presse (18 ноября 2022 г.). «Не переводите часы: ученые называют время по секунде координации». The Guardian . ISSN  0261-3077 . Получено 23 октября 2024 г. .
  6. ^ Маккарти и Зайдельманн 2009, стр. 207, 214.
  7. ^ Пояснительное дополнение к циркуляру T BIPM (PDF) , Международное бюро мер и весов , 12 июля 2021 г., архивировано (PDF) из оригинала 9 октября 2022 г. , извлечено 16 июня 2022 г.
  8. ↑ Циркуляр T, Международное бюро мер и весов , получено 16 июня 2022 г.
  9. ^ Маккарти и Зайдельманн 2009, стр. 199–200.
  10. ↑ Guinot 2000, стр. 181.
  11. ^ Аллен, Стив. «Эпоха TAI — 1961-01-01T20:00:00 UT2». UCO/Lick Observatory. Архивировано из оригинала 10 октября 2021 г. Получено 21 января 2019 г. К 1964 г. BIH поняли, что некоторые атомные хронометры намного лучше других, и построили A3 на основе лучших 3
  12. ^ Маккарти и Зайдельманн 2009, стр. 200–201.
  13. ^ Маккарти и Зайдельманн 2009, стр. 203–204.
  14. ^ Маккарти и Зайдельманн 2009, стр. 215.
  15. ^ Брумберг, ВА; Копейкин, СМ (март 1990). «Релятивистские шкалы времени в солнечной системе». Небесная механика и динамическая астрономия . 48 (1): 23–44. Bibcode : 1990CeMDA..48...23B. doi : 10.1007/BF00050674. ISSN  0923-2958. S2CID  120112678.
  16. ^ Маккарти и Зайдельманн 2009, стр. 218–219.
  17. ^ "CCTF 09-27" (PDF) . Международное бюро мер и весов. 3 сентября 2007 г. Архивировано из оригинала (PDF) 16 марта 2012 г. Получено 24 сентября 2018 г.
  18. ^ Маккарти и Зайдельманн 2009, стр. 227–229.

Библиография

Внешние ссылки