Барицентрическое координатное время

Барицентрическое координатное время ( TCB , от французского Temps-coordonnée barycentrique ) — это стандарт координатного времени, предназначенный для использования в качестве независимой переменной времени для всех расчетов, касающихся орбит планет , астероидов , комет и межпланетных космических кораблей в Солнечной системе . Это эквивалентно собственному времени, которое испытывают часы, покоящиеся в системе координат, движущейся вместе с барицентром (центром масс) Солнечной системы. системы : то есть часы, которые совершают точно такие же движения, как и Солнечная система, но находятся за пределами гравитационного колодца . Поэтому на него не влияет гравитационное замедление времени, вызванное Солнцем и остальной частью системы.TCB — это временная координата барицентрической небесной системы отсчета (BCRS).

TCB был определен в 1991 году Международным астрономическим союзом в Рекомендации III XXI Генеральной Ассамблеи. Оно было задумано как одна из замен проблематичного определения барицентрического динамического времени (БДВ) 1976 года. В отличие от прежних астрономических шкал времени, TCB определяется в контексте общей теории относительности . Отношения между TCB и другими релятивистскими временными шкалами определяются полностью общими релятивистскими метриками . Преобразование между TCB и геоцентрическим координатным временем (TCG) может быть аппроксимировано с неопределенностью, не превышающей $5\times 10^{-18}$ по ставке:

$${\begin{aligned}TCB-TCG&=c^{-2}\left[\int _{t_{0}}^{t}\left({\frac {v_{E}^{2}}{2}}+w_{0ext}(\mathbf {x} _{E})\right)dt+v_{E}^{i}r_{E}^{i}\right]\\&-c^{-4}\left[\int _{t_{0}}^{t}\left(-{\frac {1}{8}}v_{E}^{4}-{\frac {3}{2}}v_{E}^{2}w_{0ext}(\mathbf {x} _{E})+4v_{E}^{i}w_{ext}^{i}(\mathbf {x} _{E})+{\frac {1}{2}}w_{0ext}^{2}(\mathbf {x} _{E})\right)dt\right.\\&\qquad \qquad \left.-\left(3w_{0ext}(\mathbf {x} _{E})+{\frac {v_{E}^{2}}{2}}\right)v_{E}^{i}r_{E}^{i}\right]\end{aligned}}$$где $x_{E}^{i}$ и $v_{E}^{i}$ – барицентрическая координата и скорость геоцентра, $r_{E}^{i}=x^{i}-x_{E}^{i}$ с $x^{i}$ барицентрическое положение наблюдателя, $t=TCB$, $t_{0}$ происхождение TCB и TCG определено так, что 1 января 1977 г., 00:00:00 TAI равно 1 января 1977 г., 00:00:32.184 TCG / TCB, $w_{0ext}(\mathbf {x} _{E})$ это сумма $\scriptstyle \sum _{A}{\frac {GM_{A}}{r_{A}}}$ для гравитационных потенциалов всех тел Солнечной системы, кроме Земли, оцененных в геоцентре, и $w_{ext}^{i}(\mathbf {x} _{E})$ аналогично сумма $\scriptstyle \sum _{A}{\frac {GM_{A}}{r_{A}}}v_{A}^{i}$. Приближение отбрасывает высшие степени $r_{E}^{i}$ поскольку они оказались незначительными.

Поскольку на систему отсчета TCB не влияет гравитационный потенциал, создаваемый Солнечной системой, TCB тикает быстрее, чем часы на поверхности Земли, на 1,550505 × 10. ⁻⁸ (около 490 миллисекунд в год). Следовательно, значения физических констант, которые будут использоваться в расчетах с использованием TCB, отличаются от традиционных значений физических констант (традиционные значения были в некотором смысле неправильными, поскольку включали поправки на разницу во временных масштабах). Адаптация большого количества существующего программного обеспечения для перехода с TDB на TCB является постоянной задачей, и по состоянию на 2002 г. во многих расчетах по-прежнему в той или иной форме использовалась TDB.

Координаты времени по шкале TCB задаются традиционно с использованием традиционных средств указания дней, унаследованных от слегка неоднородных стандартов времени, основанных на вращении Земли. В частности, как юлианские даты , так и григорианский календарь используются . Для обеспечения преемственности со своим предшественником Ephemeris Time , TCB был настроен на соответствие ET примерно с 2443144,5 по юлианскому времени (1977-01-01T00Z). Точнее, было определено, что момент TCB 1977-01-01T00:00:32.184 точно соответствует моменту Международного атомного времени (TAI) 1977-01-01T00:00:00.000 в геоцентре . Это также момент, когда TAI ввел поправки на гравитационное замедление времени.

См. также

• Земное время