Всемирное время

Всемирное время ( UT или UT1 ) — это стандарт времени , основанный на вращении Земли . ^[1] Хотя первоначально это было среднее солнечное время на долготе 0°, точные измерения Солнца затруднены. Таким образом, UT1 вычисляется на основе угла Земли по отношению к Международной небесной системе отсчета (ICRF), называемой углом вращения Земли (ERA, который служит современной заменой среднего звездного времени по Гринвичу ). UT1 одинаков везде на Земле. UT1 необходим для отслеживания отношений

ERA = 2π(0,7790572732640 + 1,00273781191135448 · _Tu ) радиан

где T _u = ( дата UT1 по юлианскому календарю − 2451545,0). ^[2]

История

До введения поясного времени каждый муниципалитет во всем мире, использующем часы, устанавливал свои официальные часы, если они у него были, в соответствии с местным положением Солнца (см. Солнечное время ). Это служило адекватно до тех пор, пока в Британии не было введено железнодорожное сообщение , которое позволяло путешествовать на большие расстояния с достаточной скоростью, что требовало постоянной перенастройки часов по мере того, как поезд ежедневно проезжал через несколько городов. Начиная с 1847 года, Великобритания установила среднее время по Гринвичу , среднее солнечное время на нулевом меридиане в Гринвиче, Англия , чтобы решить эту проблему: все часы в Британии были установлены на это время независимо от местного солнечного полудня. ^[a] С помощью телескопов GMT было откалибровано по среднему солнечному времени в Королевской обсерватории в Гринвиче, Великобритания. Для синхронизации этих часов использовались хронометры или телеграфия . ^[4]

По мере роста международной торговли возникла необходимость в международном стандарте измерения времени. Некоторые авторы предложили «универсальное» или «космическое» время (см. Часовой пояс § Часовые пояса мира ). Разработка всемирного времени началась на Международной конференции меридианов . В конце этой конференции, 22 октября 1884 года, ^[b] рекомендуемой базовой точкой мирового времени, «универсальным днем», было объявлено местным средним солнечным временем в Королевской обсерватории в Гринвиче , отсчитываемым от 0 часов в Гринвич означает полночь. ^[5] Это согласуется с гражданским средним временем по Гринвичу, используемым на острове Великобритания с 1847 года. Напротив, астрономическое время по Гринвичу начиналось в полдень, т.е. астрономический день X начинался в полдень гражданского дня X. Целью этого было свести наблюдения одной ночи к одной дате. Гражданская система была принята с 0 часов (гражданская) 1 января 1925 года. Морское время по Гринвичу началось за 24 часа до астрономического времени по Гринвичу, по крайней мере, до 1805 года в Королевском флоте , но сохранялось гораздо позже в других местах, поскольку оно было упомянуто на конференции 1884 года. Гринвич был выбран потому, что к 1884 году две трети всех морских карт и карт уже использовали его в качестве нулевого меридиана . ^[6]

В период с 1848 по 1972 год все основные страны приняли часовые пояса на основе Гринвичского меридиана . ^[7]

В 1928 году Международный астрономический союз ввёл термин « Всемирное время» ( UT ) для обозначения GMT, причём день начинался в полночь. ^[8] Этот термин был рекомендован как более точный термин, чем среднее время по Гринвичу , поскольку GMT может относиться либо к астрономическому дню, начинающемуся в полдень, либо к гражданскому дню, начинающемуся в полночь. ^[9] Поскольку широкая публика всегда начинала день в полночь, временная шкала по-прежнему представлялась им как среднее время по Гринвичу. ^{[ нужна цитата ]}

Когда были введены сигналы времени вещания, они основывались на UT и, следовательно, на вращении Земли. В 1955 году BIH принял предложение Уильяма Марковица, вступившее в силу с 1 января 1956 года, разделив UT на UT0 (UT, рассчитанное ранее), UT1 (UT0 с поправкой на движение полюсов) и UT2 (UT0 с поправкой на движение полюсов и сезонные колебания). UT1 был версией, достаточной для «многих астрономических и геодезических приложений», а UT2 должен был транслироваться по радио для широкой публики. ^[10]^[11]

UT0 и UT2 вскоре стали неактуальными из-за введения всемирного координированного времени (UTC). Начиная с 1956 года, WWV транслировал сигнал атомных часов с шагом в 20 мс, чтобы привести его в соответствие с UT1. ^[12] Ошибка до 20 мс от UT1 имеет тот же порядок величины, что и различия между UT0, UT1 и UT2. К 1960 году Военно-морская обсерватория США, Королевская Гринвичская обсерватория и Национальная физическая лаборатория Великобритании разработали UTC с аналогичным пошаговым подходом. Встреча URSI 1960 года рекомендовала, чтобы все службы времени следовали примеру Великобритании и США и транслировали скоординированное время с использованием смещения частоты от цезия, чтобы соответствовать прогнозируемому развитию UT2 с периодическими шагами по мере необходимости. ^[13] С 1 января 1972 года было определено, что UTC будет следовать за UT1 в течение 0,9 секунды, а не за UT2, что означает снижение UT2. ^[14]

Современное гражданское время обычно соответствует UTC. В некоторых странах термин « среднее время по Гринвичу» широко используется и по сей день применительно к UT1, в гражданском хронометраже , а также в астрономических альманахах и других справочниках. Если не требуется уровень точности выше одной секунды, UTC можно использовать как приближение к UT1. Разница между UT1 и UTC известна как DUT1 . ^[14]

Усыновление в разных странах

В таблице указаны даты принятия часовых поясов по Гринвичскому меридиану, включая получасовые пояса.

Помимо стандартного времени Непала (UTC+05:45), используется стандартный часовой пояс Чатема (UTC+12:45), используемый на новозеландских островах Чатем ^[16] , и официально несанкционированный центрально-западный часовой пояс (UTC+8:45). в Юкле, Западная Австралия и прилегающих районах все используемые часовые пояса определяются смещением от UTC, которое кратно получасу, а в большинстве случаев кратно часу. ^{[ нужна цитата ]}

Измерение

Исторически Всемирное время рассчитывалось на основе наблюдения за положением Солнца на небе. Но астрономы обнаружили, что более точно измерить вращение Земли можно, наблюдая за звездами, когда они ежедневно пересекают меридиан. В настоящее время UT по отношению к Международному атомному времени (TAI) определяется с помощью интерферометрии со сверхдлинной базой (VLBI) наблюдений за положениями далеких небесных объектов ( звезд и квазаров ), метода, который может определить UT1 с точностью до 15 микросекунд или лучше. ^[17]^[18] Дополнительные источники данных включают лазерную локацию Луны и искусственных спутников, а также определение орбит спутников GPS . ^{[ нужна цитата ]}

Вращение Земли и UT контролируется Международной службой вращения Земли и систем отсчета (IERS). Международный астрономический союз также участвует в установлении стандартов, но окончательным арбитром стандартов вещания является Международный союз электросвязи или МСЭ. ^[19]

Вращение Земли несколько нерегулярно и также очень постепенно замедляется из-за приливного ускорения . Кроме того, продолжительность секунды была определена на основе наблюдений Луны между 1750 и 1890 годами. Все эти факторы приводят к тому, что современный средний солнечный день в среднем немного длиннее номинальных 86 400 секунд СИ , традиционного количества секунд. в день. ^[f] Поскольку скорость UT немного нерегулярна, астрономы ввели эфемеридное время , которое с тех пор было заменено земным временем (TT). Поскольку Всемирное время определяется вращением Земли, которое отклоняется от более точных стандартов атомной частоты, необходима корректировка (так называемая дополнительная секунда ) этого атомного времени, поскольку (по состоянию на 2019 год ^{[обновлять]}) «время вещания» остается широко синхронизированным с солнечным. время. ^[g] Таким образом, стандарт гражданского вещания по времени и частоте обычно точно соответствует Международному атомному времени, но иногда делает шаг (или «скачок»), чтобы не допустить слишком большого отклонения от среднего солнечного времени. ^{[ нужна цитата ]}

Барицентрическое динамическое время (TDB), форма атомного времени, теперь используется при построении эфемерид планет и других объектов Солнечной системы по двум основным причинам. ^[20] Во-первых, эти эфемериды привязаны к оптическим и радиолокационным наблюдениям за движением планет, а временная шкала TDB подобрана таким образом, чтобы соблюдать законы движения Ньютона с поправками на общую теорию относительности . Далее, шкалы времени, основанные на вращении Земли, неоднородны и, следовательно, не подходят для предсказания движения тел в нашей Солнечной системе. ^{[ нужна цитата ]}

Альтернативные версии

UT1 — это основная форма всемирного времени. ^[1] Однако существует также несколько других редко используемых стандартов времени, называемых универсальным временем , которые согласуются с UT1 в пределах 0,03 секунды: ^[21]

UT0 — всемирное время, определяемое в обсерватории путем наблюдения за суточным движением звезд или внегалактических радиоисточников, а также из дальних наблюдений Луны и искусственных спутников Земли. Считается, что местоположение обсерватории имеет фиксированные координаты в земной системе отсчета (например, в Международной земной системе отсчета ), но положение оси вращения Земли блуждает по поверхности Земли; это известно как полярное движение . UT0 не содержит поправок на движение полюсов, тогда как UT1 их включает. Разница между UT0 и UT1 составляет порядка нескольких десятков миллисекунд. Обозначение UT0 больше не используется. ^[22]
UT1R — это сглаженная версия UT1, отфильтровывающая периодические изменения, вызванные приливами и отливами. Он включает 62 условия сглаживания с периодами от 5,6 дней до 18,6 лет. ^[23] UT1R до сих пор используется в технической литературе, но редко используется где-либо еще. ^[24]
UT2 — это сглаженная версия UT1, отфильтровывающая периодические сезонные колебания. Он представляет в основном исторический интерес и больше не используется. Это определяется

UT2=UT1+0,022\cdot \sin(2\pi t)-0,012\cdot \cos(2\pi t)-0,006\cdot \sin(4\pi t)+0,007\cdot \cos(4 \pi t)\;{\mbox{секунды}}

где t — время как доля бесселева года . ^[25]

Смотрите также

Примечания

^ Несмотря на его обязательное использование на вокзалах Грейт-Вестерн с 1847 года и, таким образом, широкое неофициальное принятие, только после принятия Закона о статутах (определение времени) 1880 года он стал законом. ^[3]
↑ Голосование состоялось 13 октября.
^ законно в 1918 году ( Закон о стандартном времени )
^ Юридическое время вернулось к амстердамскому времени 1909 года; по центральноевропейскому времени 1940 года.
^ кроме Натала
^ 24 часа 60 минут 60 секунд
^ Продолжение этого принципа активно обсуждается в органах по стандартизации. См. Високосную секунду # Будущее високосных секунд.

Цитаты

^ аб Сиго, Джон Х.; Зайдельманн, П. Кеннет; Аллен, Стив (5–7 октября 2011 г.). «Законодательные нормы по координации с универсальным временем» (PDF) . Отделение гражданского времени от вращения Земли: материалы коллоквиума, посвященного изучению последствий переопределения всемирного координированного времени (UTC) . Analytical Graphics, Inc., Экстон, Пенсильвания: Американское астронавтическое общество. ISBN 978-0877035763. Архивировано (PDF) из оригинала 9 октября 2022 г.
^ Маккарти и Зайдельманн, 2009, стр. 15–17, 62–64, 68–69, 76.
^ аб Гарри Роузхилл (31 мая 2017 г.). «Почему Британия переводит часы на Лондон». Лондонист.com . Проверено 25 ноября 2019 г.
^ Хауз 1997, гл. 4.
^ Хауз 1997, стр. 12, 137.
^ Хауз 1997, с. 133–137.
^ Хауз 1997, гл. 6.
^ Маккарти и Зайдельманн, 2009, стр. 10–11.
^ Маккарти и Зайдельманн 2009, с. 14.
^ Дик, Стивен; Маккарти, Деннис (15 декабря 2018 г.). «Некролог Уильяма Марковица». Военно-морская обсерватория США . Архивировано из оригинала 15 декабря 2018 г.
^ «Об определении всемирного времени службами времени в соответствии с решениями Генеральной ассамблеи МАС в Дублине» (PDF) . Бюллетень Хорайра. Июль – август 1955 г. Архивировано (PDF) из оригинала 15 декабря 2021 г.
^ Ариас, Гино и Куинн 2003.
^ Аллен, Стив. «Сезонное изменение вращения Земли». ucolick.org .
^ ab McCarthy & Seidelmann 2009, Ch. 14.
^ Хауз 1980, стр. 154–5. Имена не обновлены.
^ Управление морского альманаха Ее Величества 2015.
^ Маккарти и Зайдельманн, 2009, стр. 68–9.
^ Урбан и Зайдельманн, 2013, с. 175.
^ Маккарти и Зайдельманн 2009, гл. 18.
^ Урбан и Зайдельманн, 2013, с. 7. Строго говоря, крупный производитель эфемерид, Лаборатория реактивного движения , использует полученную ими шкалу времени T _eph , которая функционально эквивалентна TDB.
^ Шлайтер, Пол. «Шкалы времени: UT1, UTC, TAI, ET, TT, время GPS». stjarnhimlen.se . Проверено 24 мая 2022 г.
^ Урбан и Зайдельманн, 2013, с. 81.
^ IERS nd
^ «Краткая заметка о системах времени». Кафедра астрономии Университета штата Огайо . Проверено 24 мая 2022 г. Есть еще две формы всемирного времени, с которыми вы вряд ли столкнетесь, если не покопаетесь в какой-нибудь очень технической литературе. УТ1Р [...]
^ «Общие единицы и преобразования в земной ориентации». Центр быстрого обслуживания/прогнозирования IERS, Военно-морская обсерватория США .

Внешние ссылки

Повелитель времени Кларка Блейза: биография Сэнфорда Флеминга и идея стандартного времени