Международное атомное время

Международное атомное время (сокращенно TAI , от французского названия tempsatomique International). ^[1]) — это высокоточный атомный координатный стандарт времени, основанный на условном прохождении собственного времени Земли на геоиде . ^[2] TAI представляет собой средневзвешенное значение времени, измеряемого 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 всемирного координированного времени (UTC), которое используется для гражданского времени на всей поверхности Земли и имеет дополнительные секунды.

UTC отклоняется от TAI на несколько целых секунд. По состоянию на 1 января 2017 г. ^[update], когда еще одна дополнительная секунда , была введена в действие ^[4] UTC в настоящее время отстает от TAI ровно на 37 секунд. 37 секунд являются результатом первоначальной разницы в 10 секунд в начале 1972 года плюс 27 дополнительных секунд по всемирному координированному времени с 1972 года.

TAI можно сообщать с использованием традиционных средств указания дней, перенесенных из неоднородных стандартов времени, основанных на вращении Земли. В частности, как юлианские дни , так и григорианский календарь используются . TAI в этой форме был синхронизирован со Всемирным временем в начале 1958 года, и с тех пор они разошлись, главным образом из-за замедления вращения Земли.

Операция

TAI представляет собой средневзвешенное значение времени, измеряемого более чем 450 атомными часами в более чем 80 национальных лабораториях по всему миру. ^[3] Большинство задействованных часов являются цезиевыми часами ; в Международной системе единиц (СИ) Определение секунды основано на цезии . ^[5] Часы сравниваются с использованием сигналов GPS и двусторонней спутниковой передачи времени и частоты . ^[6] За счет усреднения сигнала TAI на порядок стабильнее лучших составляющих его тактовых импульсов.

Каждое из участвующих учреждений транслирует в режиме реального времени частотный сигнал с тайм-кодами , что соответствует их оценке TAI. Тайм-коды обычно публикуются в формате UTC, который отличается от TAI на известное целое число секунд. Эти временные шкалы обозначаются в формате UTC(NPL) в формате UTC, где NPL здесь обозначает Национальную физическую лабораторию Великобритании . Форма TAI может обозначаться TAI(NPL) . Последний не следует путать с TA(NPL) , который обозначает независимую атомарную шкалу времени, не синхронизированную с TAI или чем-либо еще.

Часы в разных учреждениях регулярно сверяются друг с другом. Международное бюро мер и весов (BIPM, Франция) объединяет эти измерения для ретроспективного расчета средневзвешенного значения, которое формирует наиболее стабильную шкалу времени. ^[3] Эта объединенная временная шкала ежемесячно публикуется в «Циркуляре Т». ^[7] и является каноническим TAI. Эта временная шкала выражается в виде таблиц разностей UTC − UTC( k ) (равных TAI − TAI( k )) для каждого участвующего учреждения k . В том же циркуляре также приведены таблицы TAI − TA( k ) для различных несинхронизированных атомных временных шкал.

Ошибки в публикации могут быть исправлены путем выпуска пересмотренной версии ошибочного Циркуляра Т или внесения опечаток в последующий Циркуляр Т. Помимо этого, после публикации в Циркуляре Т шкала TAI не пересматривается. Оглядываясь назад, можно обнаружить ошибки в TAI и лучше оценить истинную собственную временную шкалу. Поскольку опубликованные циркуляры являются окончательными, более точные оценки не создают новую версию TAI; вместо этого считается, что он обеспечивает лучшую реализацию земного времени (TT).

История

Ранние атомные шкалы времени состояли из кварцевых часов с частотами, откалиброванными с помощью одних атомных часов; атомные часы не работали непрерывно. Службы атомного хронометража начались экспериментально в 1955 году с использованием первых атомных часов на основе цезия в Национальной физической лаборатории Великобритании (NPL) . Он использовался в качестве основы для калибровки кварцевых часов в Королевской Гринвичской обсерватории и для создания шкалы времени, названной Гринвичской атомной (GA). 13 сентября 1956 года Военно-морская обсерватория США начала использовать шкалу A.1, используя коммерческие атомные часы Atomichron , а 9 октября 1957 года — шкалу NBS-A в стандартов Национальном бюро в Боулдере, штат Колорадо . ^[8]

Международное бюро времени (BIH) начало использовать шкалу времени T _m или AM в июле 1955 года, используя как местные цезиевые часы, так и сравнивая их с удаленными часами с использованием фазы ОНЧ- радиосигналов. Шкала BIH, A.1 и NBS-A были определены эпохой в начале 1958 года. ^[а] Процедуры, используемые БиГ, развивались, и название шкалы времени изменилось: A3 в 1964 году. ^[10] и ТА (БиГ) в 1969 году. ^[11]

Секунда СИ была определена в единицах 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 — Международное атомное время (TAI). . ^[12]

В 1970-х годах стало ясно, что часы, участвующие в TAI, тикали с разной скоростью из-за гравитационного замедления времени , и поэтому объединенная шкала TAI соответствовала среднему значению высот различных часов. Начиная с юлианской даты 2443144.5 (1 января 1977 г., 00:00:00 TAI), к выходным данным всех участвующих часов применялись поправки, чтобы TAI соответствовал собственному времени на геоиде ( средний уровень моря ). Поскольку часы в среднем находились значительно выше уровня моря, это означало, что TAI замедлился примерно на одну триллионную долю. Прежняя неисправленная шкала времени продолжает публиковаться под названием EAL ( Échelle Atomique Libre , что означает «свободная атомная шкала »). ^[13]

Момент начала применения гравитационной поправки служит эпохой для барицентрического координатного времени (TCB), геоцентрического координатного времени (TCG) и земного времени (TT), которые представляют три фундаментальные шкалы времени в Солнечной системе. ^[14] Все три временные шкалы были определены как JD 2443144.5003725 (1 января 1977 г., 00:00:32.184) точно в этот момент. ^[б] Отныне TAI был реализацией TT с уравнением TT (TAI) = TAI + 32,184 с. ^[15]

Дальнейшее существование TAI было поставлено под сомнение в письме BIPM в ITU-R в 2007 году, в котором говорилось: «В случае переопределения UTC без дополнительных секунд CCTF рассмотрит возможность обсуждения возможности подавления TAI, поскольку оно останется параллельно непрерывному UTC». ^[16]

Связь с UTC

В отличие от TAI, UTC представляет собой прерывистую шкалу времени. Иногда его корректируют на дополнительные секунды. Между этими корректировками он состоит из сегментов, которые сопоставлены с атомным временем постоянным смещением. С начала своего существования в 1961 году по декабрь 1971 года корректировки производились регулярно с долями дополнительных секунд, так что UTC приближалось к UT2 . Впоследствии эти корректировки производились только за целые секунды, чтобы приблизиться к UT1 . Это была компромиссная договоренность, позволяющая обеспечить публичную трансляцию временной шкалы. Менее частые корректировки с точностью до целой секунды означали, что шкала времени будет более стабильной и ее будет легче синхронизировать на международном уровне. Тот факт, что он продолжает приближаться к UT1, означает, что такие задачи, как навигация , требующие источника всемирного времени, по-прежнему хорошо выполняются общественным вещанием UTC. ^[17]

См. также

Примечания

^ Они были настроены на юлианскую дату 2436204.5 (1 января 1958, 00:00:00) в соответствующий момент времени UT2 . Однако каждая обсерватория использовала свое значение UT2. ^[9]
^ Смещение в 32,184 секунды предназначено для обеспечения непрерывности с более старым эфемеридным временем .

Ссылки

«История ТАИ-UTC» . Отдел службы времени, Военно-морская обсерватория США. 2009. Архивировано из оригинала 19 октября 2019 года . Проверено 4 января 2010 г.
«Международное атомное время» . Международное бюро мер и весов . Архивировано из оригинала 10 января 2011 года . Проверено 24 января 2020 г.

Сноски

^ Атомные времена, 1975 г. ^{[ нужны дальнейшие объяснения ]}
^ Гино, Б. (1986). «Является ли Международное атомное время TAI координатным временем или собственным временем?». Небесная механика . 38 (2): 155–161. Бибкод : 1986CeMec..38..155G . дои : 10.1007/BF01230427 . S2CID 120564915 .
↑ Перейти обратно: Перейти обратно: ^а ^б ^с Годовой отчет МБМВ о временной деятельности (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 года . Проверено 16 июня 2022 г.
^ Бизуар, Кристиан (6 июля 2016 г.). «Бюллетень С 52» . Париж: IERS . Архивировано из оригинала 13 августа 2017 года . Проверено 31 декабря 2016 г.
^ Маккарти и Зайдельманн 2009 , с. 207, 214.
^ Пояснительное дополнение к Циркуляру T МБМВ (PDF) , Международное бюро мер и весов , 12 июля 2021 г., заархивировано (PDF) из оригинала 9 октября 2022 г. , получено 16 июня 2022 г.
^ Циркуляр Т , Международное бюро мер и весов , получено 16 июня 2022 г.
^ Маккарти и Зайдельманн 2009 , стр. 199–200.
^ Гино 2000 , с. 181.
^ Аллен, Стив. "Эпоха ТАИ - 1961-01-01T20:00:00 UT2" . УКО/Ликская обсерватория. Архивировано из оригинала 10 октября 2021 года . Проверено 21 января 2019 г. К 1964 году BIH осознало, что некоторые атомные хронометры намного лучше других, и построили А3 на основе трех лучших.
^ Маккарти и Зайдельманн, 2009 , стр. 200–201.
^ Маккарти и Зайдельманн, 2009 , стр. 203–204.
^ Маккарти и Зайдельманн 2009 , с. 215.
^ Брумберг, Вирджиния; Копейкин С.М. (март 1990 г.). «Релятивистские шкалы времени в Солнечной системе». Небесная механика и динамическая астрономия . 48 (1): 23–44. Бибкод : 1990CeMDA..48...23B . дои : 10.1007/BF00050674 . ISSN 0923-2958 . S2CID 120112678 .
^ Маккарти и Зайдельманн 2009 , с. 218–219.
^ «CCTF 09-27» (PDF) . Международное бюро мер и весов. 3 сентября 2007 г. Архивировано из оригинала (PDF) 16 марта 2012 г. . Проверено 24 сентября 2018 г.
^ Маккарти и Зайдельманн 2009 , с. 227–229.

Библиография

Гино, Б. (2000). «История Международного бюро времени». Движение полюсов: исторические и научные проблемы . Серия конференций ASP, Vol. 208. Том. 208. с. 175. Бибкод : 2000ASPC..208..175G . ISBN 1-58381-039-0 . Архивировано из оригинала 1 августа 2022 года.
Маккарти, Деннис Д .; Зайдельманн, Кеннет П. (2009). Время: от вращения Земли до атомной физики . Вайнхайм: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA . ISBN 978-3-527-40780-4 . Архивировано из оригинала 3 февраля 2021 года . Проверено 12 июня 2021 г.

Внешние ссылки

Технические услуги МБМВ: Метрология времени
Секция времени и частоты - Национальная физическая лаборатория, Великобритания
ИРЛАНДСКИЙ сайт
Часто задаваемые вопросы о веб-часах NIST
История шкал времени
Атомные часы с цезиевым фонтаном NIST-F1
«Гречка оптических частот для метрологии и хронометража» . Архивировано из оригинала 25 января 2009 года.
Проект японского стандартного времени, NICT, Япония
Службы распространения времени (PDF) , Bureau International des Poids et Mesures, заархивировано (PDF) с оригинала 9 октября 2022 г.
Стандарты определения времени: UTC, GPS, LORAN и TAI.

[10] Они были настроены на юлианскую дату 2436204.5 (1 января 1958, 00:00:00) в соответствующий момент времени UT2 . Однако каждая обсерватория использовала свое значение UT2. ^[9]

[16] Смещение в 32,184 секунды предназначено для обеспечения непрерывности с более старым эфемеридным временем .

[1] Атомные времена, 1975 г. ^{[ нужны дальнейшие объяснения ]}

[2] Гино, Б. (1986). «Является ли Международное атомное время TAI координатным временем или собственным временем?». Небесная механика . 38 (2): 155–161. Бибкод : 1986CeMec..38..155G . дои : 10.1007/BF01230427 . S2CID 120564915 .

[Time_n.d.-3] Перейти обратно: Перейти обратно: ^а ^б ^с Годовой отчет МБМВ о временной деятельности (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 года . Проверено 16 июня 2022 г.

[Bulletin_C_52-4] Бизуар, Кристиан (6 июля 2016 г.). «Бюллетень С 52» . Париж: IERS . Архивировано из оригинала 13 августа 2017 года . Проверено 31 декабря 2016 г.

[FOOTNOTEMcCarthySeidelmann2009207,_214-5] Маккарти и Зайдельманн 2009 , с. 207, 214.

[6] Пояснительное дополнение к Циркуляру T МБМВ (PDF) , Международное бюро мер и весов , 12 июля 2021 г., заархивировано (PDF) из оригинала 9 октября 2022 г. , получено 16 июня 2022 г.

[7] Циркуляр Т , Международное бюро мер и весов , получено 16 июня 2022 г.

[FOOTNOTEMcCarthySeidelmann2009199–200-8] Маккарти и Зайдельманн 2009 , стр. 199–200.

[FOOTNOTEGuinot2000181-9] Гино 2000 , с. 181.

[11] Аллен, Стив. "Эпоха ТАИ - 1961-01-01T20:00:00 UT2" . УКО/Ликская обсерватория. Архивировано из оригинала 10 октября 2021 года . Проверено 21 января 2019 г. К 1964 году BIH осознало, что некоторые атомные хронометры намного лучше других, и построили А3 на основе трех лучших.

[FOOTNOTEMcCarthySeidelmann2009200–201-12] Маккарти и Зайдельманн, 2009 , стр. 200–201.

[FOOTNOTEMcCarthySeidelmann2009203–204-13] Маккарти и Зайдельманн, 2009 , стр. 203–204.

[FOOTNOTEMcCarthySeidelmann2009215-14] Маккарти и Зайдельманн 2009 , с. 215.

[15] Брумберг, Вирджиния; Копейкин С.М. (март 1990 г.). «Релятивистские шкалы времени в Солнечной системе». Небесная механика и динамическая астрономия . 48 (1): 23–44. Бибкод : 1990CeMDA..48...23B . дои : 10.1007/BF00050674 . ISSN 0923-2958 . S2CID 120112678 .

[FOOTNOTEMcCarthySeidelmann2009218&ndash;219-17] Маккарти и Зайдельманн 2009 , с. 218–219.

[18] «CCTF 09-27» (PDF) . Международное бюро мер и весов. 3 сентября 2007 г. Архивировано из оригинала (PDF) 16 марта 2012 г. . Проверено 24 сентября 2018 г.

[FOOTNOTEMcCarthySeidelmann2009227&ndash;229-19] Маккарти и Зайдельманн 2009 , с. 227–229.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[а]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[б]

[15]

[16]

[17]

[9]

v т и Измерение времени и стандарты
Chronometry Orders of magnitude Metrology
International standards	Coordinated Universal Time offset UT ΔT DUT1 International Earth Rotation and Reference Systems Service ISO 31-1 ISO 8601 International Atomic Time 12-hour clock 24-hour clock Barycentric Coordinate Time Barycentric Dynamical Time Civil time Daylight saving time Geocentric Coordinate Time International Date Line IERS Reference Meridian Leap second Solar time Terrestrial Time Time zone 180th meridian
Obsolete standards	Ephemeris time Greenwich Mean Time Prime meridian
Time in physics	Absolute space and time Spacetime Chronon Continuous signal Coordinate time Cosmological decade Discrete time and continuous time Proper time Theory of relativity Time dilation Gravitational time dilation Time domain Time-translation symmetry T-symmetry
Horology	Clock Astrarium Atomic clock Complication History of timekeeping devices Hourglass Marine chronometer Marine sandglass Radio clock Watch stopwatch Water clock Sundial Dialing scales Equation of time History of sundials Sundial markup schema
Calendar	Gregorian Hebrew Hindu Holocene Islamic (lunar Hijri) Julian Solar Hijri Astronomical Dominical letter Epact Equinox Intercalation Julian day Leap year Lunar Lunisolar Solar Solstice Tropical year Weekday determination Weekday names
Archaeology and geology	Chronological dating Geologic time scale International Commission on Stratigraphy
Astronomical chronology	Galactic year Nuclear timescale Precession Sidereal time
Other units of time	Instant Flick Shake Jiffy Second Minute Moment Hour Day Week Fortnight Month Year Olympiad Lustrum Decade Century Saeculum Millennium
Related topics	Chronology Duration music Mental chronometry Decimal time Metric time System time Time metrology Time value of money Timekeeper