時間標準

時間標準是測量時間的規範:當時的速率或時間點或兩者兼而有之。在現代,幾個時間規格被正式公認為標準,以前是習俗和實踐問題。一種時間標準的一個示例可以是時間尺度,指定了用於測量時間劃分的方法。民用時間標準可以指定時間間隔和時間的時間。

使用時鐘進行標準化的時間測量,以計算某個週期的變化,這可能是自然現象的變化或人造機器的變化。

從歷史上看,時間標准通常基於地球的旋轉時期。從18世紀後期到19世紀,人們認為地球的每日輪換速率是恆定的。在19世紀研究的幾種種類的天文觀察,包括日食記錄,引起了人們的懷疑,即地球旋轉的速度逐漸減慢,並且也表現出小規模的不規則性,這在20世紀初得到了證實。從1952年開始,基於地球的軌道時期和月球運動的實踐,從1952年開始就取代了基於地球旋轉的時間標準(或最初補充)供天文使用。 1955年的發明原子鐘的發明導致替代了較舊的,純粹的天文時間標準,以大多數實際目的,按更新的時間標準完全或部分地基於原子時間。

在大多數時間尺度上,各種類型的第二和一天都用作基本時間間隔。其他時間(分鐘,小時和年)通常是根據這兩個時間定義的。

術語

“時間”一詞通常用於許多親密但不同的概念,包括:

  • 即時作為對象 - 時間軸上的一個點。作為對象,它沒有價值;
    • 日期是表徵瞬間的數量。作為數量,它具有可以通過多種方式表示的值”
  • 時間間隔作為對象 - 時間軸的一部分,受兩個瞬時限制。作為對象,它沒有價值;
    • 持續時間是表徵時間間隔的數量。作為數量,它具有一個值,例如多分鐘,或者可以用其開始和結束的數量(例如時間和日期)來描述。
  • 年代過去有序的事件順序。按時間順序排列在時間順序(分期)中。最重要的周期化系統之一是地質時間尺度,它是一種週期性的系統,用於周圍塑造地球及其生命的事件。對過去的年代學,分期和解釋被稱為歷史研究。

第二個定義

第二個的定義只有三個定義:作為一天的一小部分,是推斷年份的一小部分,以及作為剖腹時鐘的微波頻率。

在早期歷史上,時鐘還不夠準確,無法跟踪秒。機械時鐘發明後, CGS系統MKS系統都將第二個定義為平均太陽日186,400 。 MK在1940年代被國際收養。

在1940年代後期,石英晶體振盪器時鐘可以比地球旋轉更準確地測量時間。計量學家還知道,地球圍繞太陽(一年)的軌道比地球旋轉要穩定得多。這導致了埃菲利斯時間熱帶年度的定義,而埃弗默里斯的第二個被定義為“ 1900年1月0日在12小時的熱帶年度的131,556,925.9747的分數1 ⁄ 31,556,925.9747。該定義在1960年被用作國際單位體系的一部分。

最近,已經開發出了原子鐘,從而提高了精度。自1967年以來, SI基本單元的時間為SI秒,定義為“輻射的9,192,631,770個週期的持續時間,對應於Caesium-133原子的兩個高金蛋白水平之間的過渡”(在溫度下0 K ,平均海平面)。 SI第二是所有原子時間標準的基礎,例如協調的通用時間,GPS時間,國際原子時間等。

當前時間標準

地理坐標時間(TCG)是在地球質量中心具有空間起源的坐標時間。 TCG是一個理論上的理想,任何特定的實現都將具有測量誤差

國際原子時間(TAI)是主要實現的時間標準。 TAI由國際重量和措施局(BIPM)生產,並且基於世界各地許多原子鐘的組合輸入,每一個都針對環境和相對論效應進行了糾正(重力和由於GNSS中的速度)。 TAI與TCG無關,而是實現陸地時間(TT)的實現,這是一個理論的時間尺度,是對TCG進行續訂的理論時間尺度,因此時間率大約與平均海平面適當時間相匹配。

通用時間(UT1)是地球旋轉角(ERA)線性縮放,以匹配0°經度下平均太陽時間的歷史定義。高精度,地球的旋轉是不規則的,是使用長基線乾涉法,月球和人造衛星的激光以及GPS衛星軌道的遠處類星體的位置確定的。

協調的通用時間(UTC)是一種原子時間尺度,旨在近似UT1。 UTC與TAI的不同秒數不同。通過引入“ leap second ”,UTC將UTC保持在UT1的0.9秒之內。迄今為止,這些步驟(和差異“ Tai-UTC”)一直是積極的。

全球定位系統在全球範圍內廣播了非常精確的時間信號,以及將GPS時​​間(GPST)轉換為UTC的說明。它的定義是從TAI:GPST = TAI -19 s的持續偏移定義的。 GPS時間標準是獨立維護但定期與UTC時間同步的。

時區域中的標準時間民用時間偏離固定的圓量,通常是整個小時數,通常是某種形式的通用時間,通常是UTC。選擇偏移量使得新的一天大約在太陽越過Nadir子午線時開始。另外,差異並不是真正的固定,但是它每年將兩次變化一季度,通常是一小時,請參閱日光節省時間

朱利安日的數字是經過幾天的計數,因為格林威治是公元前4713年朱利安·普羅普(Julian Proleptic Calendar)的中午。朱利安日期是朱利安日號,其次是自上午以來經過的一天的比例。對於天文學家來說,方便地避免了在觀察之夜跳過日期。修改後的Julian Day(MJD)定義為MJD = JD -2400000.5。因此,MJD天從午夜開始,民事日期開始。朱利安日期可以在UT1,TAI,TT等中表達。因此,對於確切的應用程序,應指定時間表,例如MJD 49135.3824 TAI。

Barycentric坐標時間(TCB)是一個坐標時間,其空間起源在太陽系質量中心,稱為Barycenter。

轉換

原子時間系統(TAI,GPST和UTC)之間的轉換在大多數情況下都是精確的。但是,GPS時間是一個測量值,而不是計算出的“紙張”量表。因此,幾百納秒可能與UTC(USNO)不同,而UTC又可能與官方UTC差異26納秒。 UT1和TT的轉換依賴於已發布的差異表,該表分別指定為10微秒和0.1納秒。

系統描述UT1世界標準時間TT太極全球定位系統
UT1平均太陽時間UT1UTC = UT1 - DUT1TT = UT1 - DUT1 + LS + 32.184 S + DTTtai = ut1 - dut1 + lsGPS = UT1 - DUT1 + LS - 19 S
世界標準時間民事時代UT1 = UTC + DUT1世界標準時間TT = UTC + LS + 32.184 S + DTTtai = utc + lsGPS = UTC + LS - 19 S
TT陸地時間UT1 = TT - 32.184 S -DTT - LS + DUT1UTC = TT - 32.184 S -DTT - LSTTtai = TT - 32.184 S -DTTGPS = TT - 51.184 S -DTT
太極原子時間UT1 = TAI - LS + DUT1UTC = TAI - LStt = tai + 32.184 s + dtt太極gps = tai - 19 s
全球定位系統GPS時間UT1 = GPS + 19 S - LS + DUT1UTC = GPS + 19 S - LSTT = GPS + 51.184 S + DTTtai = gps + 19 s全球定位系統

定義:

  1. ls = tai - utc =從USNO LEAP秒秒
  2. DUT1 = UT1 - UTC發表在IERS公告美國海軍天文台EO
  3. DTT = TT -TAI -32.184 S發表在BIPMTT(BIPM)表中。

TCG與TT線性相關為:TCG -TT = L G *(JD -2443144.5) * 86400秒,其比例差為6.969290134e -10正好定義。

TCB是TDB和TDB的線性轉換,與TT不同,大多數是周期性的。 TCB忽略了這些術語(以2毫秒為單位的數千年,幾千年)與TT相關:TCB -TT = L B *(JD -2443144.5) * 86400秒。 IAU定義的比例差為1.550519768E-08。

基於地球旋轉的時間標準

明顯的太陽能時間或真正的太陽能時間是基於太陽日,這是一個太陽中午(真實太陽通過子午線)和下一個之間的時期。太陽日大約是平均時間24小時。因為地球圍繞太陽的軌道是橢圓形的,並且由於地球軸相對於軌道平面(黃道)的傾斜度,因此明顯的太陽日在平均值高於或低於24小時的平均值以上或低於幾十秒。隨著變化在幾週內積累,在明顯的太陽能時間和平均太陽時間之間有16分鐘的差異(請參閱時間方程)。但是,這些變化在一年內取消。還有其他擾動,例如地球的擺動,但每年不到一秒鐘。

恆星時間是星星的時間。恆星旋轉是大約23小時56分4秒鐘旋轉到恆星所花費的時間。平均太陽日約為3分56秒鐘,比平均恆星日長,比平均恆星日1⁄366 。在天文學中,恆星時間用於預測何時到達天空中的最高點。為了在陸地上進行準確的天文工作,通常觀察恆星時間而不是太陽時間來測量平均太陽時間,因為可以測量“固定”恆星的觀察結果比對太陽的觀察更準確(儘管有需要)為了折射,畸變,進動,營養和適當的運動來賺取各種少量補償)。眾所周知,對太陽的觀察構成了實現測量準確性的實質性障礙。在以前,在精確的時間信號分佈之前,觀察選定的“時鐘恆星”(眾所周知的位置和運動)的子午線過境的恆星過渡時期,這是常規工作的一部分,並使用這些。糾正運行本地平均恆星時間的天文台時鐘;但是如今,本地恆星時間通常是根據時間信號來生成的。

平均太陽能時間是一種時間標準,尤其是在海上用於導航目的的時間標準,通過觀察明顯的太陽能時間,然後在其校正中添加了一個校正,時間的方程式,該方程在一天中彌補了兩種已知的不規則性,這是由一天中的長度。地球軌道的橢圓度以及地球赤道和極性軸的傾斜度(這是地球圍繞太陽的軌道的平面)。它已被普遍的時代所取代。

格林威治的平均時間最初是從皇家格林威治天文台(RGO)進行的子午線觀察中推導出的平均時間。該天文台的主要子午線在1884年由國際子午會議選為主要子午線。 GMT要么以該名稱或作為“格林威治的平均時間”為國際時代標準,但不再是國際時間標準。最初在1928年將其重命名為普遍時光(UT)(部分是由於歧義是由於從1925年1月1日開始從午夜而不是從中午開始的天文學日而不是從中午開始的)。實際上, UT1的平均時間在格林威治。今天,GMT是一個時區,但仍然是冬季英國的合法時間(夏季時間為一小時)。但是,在英國,協調的通用時間(UTC)(UTC)(始終保持在UT1的0.9秒之內),在英國有實際用途,GMT通常用於指代它。 (請參閱格林威治的平均時間普遍時間協調的通用時間以及他們引用的來源的文章。)

已定義了通用時間(例如UT0和UT2)的版本,但不再使用。

行星運動計算的時間標準

如下所述的埃弗米斯時間(ET)及其後繼時間尺度均旨在用於天文使用,例如行星運動計算中的,其目的包括均勻性,尤其是避免了地球旋轉不規則的自由。其中一些標準是動態時間尺度和/或坐標時間尺度的示例。埃弗米爾(Ephemeris)的時間是1952年至1976年,是國際天文聯盟的官方時間尺度標準;這是一個基於地球圍繞太陽的軌道運動的動態時間尺度,從該時間尺度,埃菲米爾人的第二個被推導為熱帶年份的定義部分。這個世襲的第二個是1956年至1967年的SI第二個標準,它也是校準剖腹時鐘的來源。它的長度已密切複製,在10 10的1部分內,以當前Si秒為單位,稱為原子時間。這個埃弗米斯時間標準是非權威主義的,並且無法滿足相對論坐標時間尺度的不斷增長的需求。從1960年到1983年,它用於官方的歷史和行星濱海官方,並在1984年的官方歷史中被替換為數值集成的噴氣推進實驗室開發Ephemeris DE200(基於JPL相關坐標時間尺度T EPH )。

對於地球表面的應用,ET的官方替代是陸地動力學時間(TDT),它保持了連續性。 TDT是一個均勻的原子時間尺度,其單位是SI的第二個。 TDT與國際原子時間(TAI)一樣,將TDT的速度與SI第二息,但由於Tai在1958年的成立時被任意定義,最初與UT的精製版本相等,因此TDT被TDT從TAI上,由Tai偏移,被Tai off Sai,由Tai偏移。常數32.184秒。偏移提供了從埃弗米斯時間到TDT的連續性。此後,TDT已被重新定義為陸生時間(TT)。

為了計算胚層,官方建議使用Barycentric動力學時間(TDB)來替換ET。 TDB與TDT相似,但包括將原點移至Barycenter的相對論校正,因此這是Barycenter的動態時間。 TDB僅與TT不同。區別最多是2毫秒。在TDB的定義(儘管不影響T ePH )的定義中發現了缺陷,而TDB已被Barycentric坐標時間(TCB)和地理中心坐標時間(TCG)取代,並重新定義為JPL Ephemeris Time Time t Eph ,特定的固定固定固定TCB的線性變換。如所定義的,相對於所有ET,T EPH和TDT/TT,TCB(從地球表面觀察到)的速率不同。在較小程度上,TCG也是如此。當前廣泛和官方使用中太陽,月球和行星的臨時層繼續是在噴氣推進實驗室(從2003年從2003年更新到DE405 ),使用參數t eph

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