Delta T

ΔT ( delta T , Delta T , delta-T , deltaT tai DT ) on maanpäällisen ajan (TT) ja yleisajan (UT) välinen ero .

Määritelmän hienouksia

Eri aikoina julkaistussa kirjallisuudessa ΔT :n määritelmät voivat olla hieman erilaisia ​​(riippuen siitä, mitä yhtenäistä aika-asteikkoa suositeltiin käytettäväksi tähtitieteellisissä laskelmissa tietyllä ajanjaksolla):

Lisäksi "Universal Time" voi tarkoittaa jotakin sen versioista (UT0, UT1 jne.). Siksi erikoiskirjallisuudessa on tapana ilmoittaa, mitä tarkoitetaan ΔT :llä , esimerkiksi "TDT - UT1", mikä tarkoittaa "dynaamista maanaikaa miinus maailmanajan versio UT1".

Joistakin määritelmän muutoksista huolimatta ΔT:n fyysinen merkitys ei muutu - tämä on ero ihanteellisen tasaisesti nykyisen ajan ja "ajan" välillä, jonka määrittää Maan kierto (joka hidastuu ja epätasaisesti).

Tietoja Maan epätasaisesta pyörimisestä akselinsa ympäri

Maailmanaika (UT) on maapallon päivittäiseen pyörimiseen perustuva aika-asteikko , joka ei ole aivan tasainen suhteellisen lyhyillä aikaväleillä (päivistä vuosisatiin), joten mikään sellaiseen aika-asteikkoon perustuva aikamittaus ei voi olla parempi kuin 10 − 8 . Päävaikutus kuitenkin ilmenee pitkiä aikoja: vuosisatojen mittakaavassa vuorovesikitka hidastaa maapallon pyörimisnopeutta asteittain noin 2,3 ms / vrk / vuosisata . On kuitenkin muita syitä, jotka muuttavat Maan pyörimisnopeutta. Näistä tärkeimmät ovat mannerjään sulamisen vaikutukset viimeisen jääkauden lopussa . Tämä johti maankuoreen kohdistuvan voimakkaan kuormituksen vähenemiseen ja jääkauden jälkeiseen rentoutumiseen, jota seurasi kuoren suoristaminen ja kohoaminen sirkumpolaarisilla alueilla - prosessi, joka jatkuu nyt ja jatkuu, kunnes isostaattinen tasapaino saavutetaan. Tämä jääkauden jälkeinen rentoutumisvaikutus saa massat siirtymään lähemmäs Maan pyörimisakselia, mikä saa sen pyörimään nopeammin ( kulmamomentin säilymislaki ). Tästä mallista saatu kiihtyvyys on noin -0,6 ms/päivä/vuosisata. Siten Maan pyörimisen kokonaiskiihtyvyys (itse asiassa hidastuminen) eli keskimääräisen aurinkopäivän pituuden muutos on +1,7 ms/päivä/vuosisata. Tämä arvo vastaa hyvin Maan pyörimisen keskimääräistä hidastuvuutta viimeisten 27 vuosisadan aikana [1] .

Terrestrial Time (TT) on teoreettisesti yhtenäinen aika-asteikko, joka on määritelty ylläpitämään jatkuvuutta edellisen yhtenäisen efemeridiajan (ET) aika-asteikon kanssa. ET perustuu fysikaaliseen suureen , joka on riippumaton Maan pyörimisestä ja jota ehdotettiin (ja hyväksyttiin käyttöön) vuosina 1948-1952 [2] tarkoituksena saada aika-asteikko, joka on mahdollisimman tasainen ja riippumaton gravitaatiovaikutuksista. siihen aikaan. ET:n määritelmä perustui Newcombin aurinkotauluihin , jotka tulkittiin uudelleen ottamaan huomioon tietyt havaintojen erot [3] .

Newcombin taulukot toimivat kaikkien tähtitieteellisten aurinkoefemereiden perustana vuosina 1900-1983. Alun perin ne ilmaistiin (ja julkaistiin tässä muodossa) Greenwichin ajan ja aurinkopäivien keskiarvona [4] . kuitenkin myöhemmin, erityisesti suhteessa vuosiin 1960-1983, niitä käsiteltiin ET:nä ilmaistuina [5] vuosina 1948-1952 hyväksytyn ehdotuksen mukaisesti siirtyä ET:hen. ET:tä puolestaan ​​voitaisiin nyt pitää uusien tulosten [6] valossa aika-asteikona, joka on mahdollisimman lähellä keskimääräistä aurinkoaikaa vuosina 1750 ja 1890 (keskiarvo noin 1820), koska se oli tässä aikavälillä, jolloin tehtiin havaintoja, joiden perusteella laadittiin Newcomb-taulukot. Vaikka TT-asteikko on tiukasti homogeeninen (perustuu sekunnin SI- yksikköön ja joka sekunti on tiukasti sama kuin joka toinen sekunti), käytännössä se toteutetaan kansainvälisenä atomiaikana (TAI) noin 10 −14 tarkkuudella .

Delta T:n määritys havainnoista

Maan sijainnin antama aika (tarkemmin sanottuna Greenwichin meridiaanin suunta suhteessa kuvitteelliseen keskimääräiseen aurinkoon ) on kiertonopeuden integraali. Integroitaessa huomioiden vuorokauden pituuden muutos +1,7 ms/päivä/vuosisata ja valitsemalla aloituspisteen vuonna 1820 (Newcombin vuorokauden pituuden määrittämiseen käyttämän havaintovälin likimääräinen keskikohta) , ΔT:lle paraabeli 31 × ((Vuosi − 1820)/100)² sekunneissa. Historiallisten täydellisten auringonpimennyshavaintojen analyysistä saatu tasoitettu data antaa ΔT-arvoiksi noin +16800 s ajan -500, +10600 s 0, +5700 s 500, +1600 s 1000 ja +180 s 1500 kohdalla. Kaukoputken keksimisen jälkeen ΔT on määritetty Kuun peittämien tähtien havaintojen perusteella , mikä mahdollistaa tarkemmat ja useammin esiintyvät magnitudit. ΔT-korjaus jatkoi laskuaan 1500-luvun jälkeen, kunnes se saavutti +11±6s tasangon vuosina 1680-1866. Kolmen vuosikymmenen ajan vuoteen 1902 asti se pysyi negatiivisena vähintään −6,64 s, minkä jälkeen se alkoi nousta +63,83 sekuntiin vuonna 2000. Tulevaisuudessa ΔT kasvaa kiihtyvällä nopeudella (neliö). Tämä vaatii yhä useampien karkaussekuntien lisäämistä koordinoituun maailmanaikaan (UTC) , koska UTC on säilytettävä yhden sekunnin sisällä UT1:n yhtenäisestä asteikosta . ( Nyt UTC:ssä käytetty SI -sekunti oli jo käyttöönottohetkellä hieman lyhyempi kuin keskimääräisen aurinkoajan sekunnin nykyinen arvo. [7] ) Fyysisesti maailmanajan nollameridiaani on lähes aina Maan aikameridianin itäpuolella. sekä menneisyydessä että tulevaisuudessa. +16800 s eli 4⅔ tuntia vastaa 70°E. Tämä tarkoittaa, että −500 vuodessa auringonpimennys tapahtui Maan nopeamman pyörimisen vuoksi 70° itään kohdasta, joka seuraa yhtenäisellä ajalla TT tehdyistä laskelmista.

Kaikki ΔT - arvot ennen vuotta 1955 riippuvat Kuun havainnoista , jotka liittyvät joko pimennykseen tai peittämiseen . Kulman liikemäärän säilyminen Maa-Kuu -järjestelmässä edellyttää, että Maan vuoroveden kitkasta johtuva kulmaliikemäärä siirtyy Kuuhun, mikä lisää sen kulmaliikemäärää, mikä tarkoittaa, että sen etäisyyden Maasta täytyy kasvaa, mikä puolestaan ​​johtuu Keplerin kolmanteen lakiin johtaa Kuuiden hitaampaan pyörimiseen Maan ympäri. Yllä olevat ΔT:n arvot olettavat, että tähän vaikutukseen liittyvä kuun kiihtyvyys on d n /dt = −26"/s², missä n  on kuun keskimääräinen sivukulmanopeus. Tämä on lähellä parhaita kokeellisia arvioita d:lle. n /dt saatu vuonna 2002: −25,858±0,003"/c2 [8] , joten aiemmin saadut ΔT estimaatit arvoon −26"/cc2, ottaen huomioon kokeellisten havaintojen epävarmuudet ja tasoitusvaikutukset, eivät voi Nykyään UT on määritetty mittauksia Maan suunnasta suhteessa ekstragalaktisiin radiolähteisiin liittyvään inertiaaliseen vertailukehykseen, joka on korjattu sidereaalisen ja aurinkoajan välisen hyväksytyn suhteen mukaan. Näitä useissa observatorioissa suoritettuja mittauksia koordinoi International Earth Rotation Service (IERS).

Delta T -arvot

Vuosille 1900-1995 arvot on annettu Astronomy on a Personal Computerin, neljäs painos, 2002, Montenbrook O., Pfegler T., vuodelle 2000 mukaan - englanninkielisestä Wikistä.

vuosi delta T
1900 -2,72
1905 3.86
1910 10.46
1915 17.20
1920 21.16
1925 23.62
1930 24.02
1935 23.93
1940 24.33
1945 26.77
1950 29.15
1955 31.07
1960 33.15
1965 35,73
1970 40.18
1975 45.48
1980 50,54
1985 54.34
1990 56,86
1995 60,82
2000 63,83
2005 64,69
2010 66.07

Delta T laskeminen

Likimääräinen kaava delta T:n laskemiseksi

Vuodesta 1972 aikamme ΔT voidaan laskea tietämällä koordinaatiosekuntien lukumäärä kaavalla:

missä 32,184 sekuntia
on ero TT :n ja TAI :n välillä ,
10 sekuntia on ero TAI :n ja UTC :n välillä vuoden 1972 alussa, N on karkaussekuntien määrä
vuodesta 1972 lähtien .

Kaava antaa virheen enintään 0,9 sekuntia. Esimerkiksi vuoden 1995 alussa otettiin käyttöön 19 sekuntia koordinaatiota ja kaava antaa ΔT = 61,184 sekuntia, mikä on vain 0,364 sekuntia korkeampi kuin taulukkoarvo.

Tarkka kaava delta T laskemiseksi

IERS Earth Rotation Servicen tiedotteesta A (Bulletin - A) voit selvittää eron TAI:n ja UTC:n välillä (riippuu koordinaatiosekuntien määrästä, arvo muuttuu harvoin) sekä UT1:n ja UTC:n välillä (arvo on jatkuvasti muuttuessa, tiedote annetaan päivittäin keskiyöllä), jolloin delta T voidaan laskea tarkasti kaavalla:

Likimääräinen kaava delta T:n laskemiseksi tulevaisuutta varten

Delta T:n laskeminen tulevaisuutta varten on mahdollista vain likimääräisesti, koska maapallon kiertoliikkeen muutosta ei ymmärretä hyvin. Siitä huolimatta, jos haluat laskea esimerkiksi varjon polun auringonpimennyksestä tai kuun peittämän tähtien ajan, on suoritettava ainakin likimääräinen laskelma. Fred EspegnacLaskeessaan auringonpimennyksiä ajanjaksolle 2005–2050 hän käytti kaavaa [10]

missä y on vuosi, jolle delta T määritetään.

Katso myös

Vuorovesikiihtyvyys

Muistiinpanot

  1. ↑ McCarthy & Seidelmann 2009, 88-89
  2. ↑ Astronomical Ephemeris and American Ephemeris and Nautical Almanac , Nautical Almanac Offices of UK and US (1961), s. 9 ja 71 selittävä täydennys.
  3. ↑ Katso H. M. Clemensin ehdotus hänen GM Clemence -artikkelissaan " On the System of Astronomical Constants Arkistoitu 18. tammikuuta 2015 Wayback Machinessa ", Astronomical Journal v.53 (1948), #1170, 169-179; ja GM Clemence , " The Concept of Ephemeris Time Archived 28. September 2018 at the Wayback Machine ", Journal for the History of Astronomy v.2 (1971), 73-79 (kertoi efemeridiaikaehdotuksen käyttöönoton historian) .
  4. ↑ Katso Newcomb's Tables of the Sun (Washington, 1895), johdanto ja osa I. Taulukoiden perusteet, c.9 ja 20, viittaavat aikayksiköihin suhteessa GMT keskipäivään, GMT, keskimääräisen aurinkopäivän yksikköinä: ja W de Sitter, s. 38, Bulletin of the Astronomical Institutes of the Netherlands , v4 (1927), s.21-38, " Kuun, auringon, Merkuriuksen ja Venuksen maallisista kiihtyvyydestä ja vaihteluista Arkistoitu kopio päivätty 28. syyskuuta 2018 Wayback Machinessa ", jossa "tähtitieteellinen aika, joka on annettu Maan pyörimisen perusteella ja jota käytetään kaikissa käytännön tähtitieteellisissä laskelmissa", ja korostaa, että se "erää "homogeenisesta" tai "Newtonin" ajasta".
  5. ↑ Katso s. 612 in Explanatory Supplement to the Astronomical Almanac Arkistoitu 2. marraskuuta 2015 at the Wayback Machine , toim. PK Seidelmann, 1992, joka vahvistaa ET:n käytön almanakan efemeridissä vuoden 1960 painoksesta lähtien.
  6. ↑ Katso FR Stephenson (1997) ja Stephenson & Morrison (1995) ja muut alla lainatut julkaisut.
  7. ↑ :(1) "The Physical Basis of the Leap Second", DD McCarthy, C Hackman ja RA Nelson, Astronomical Journal, osa 136 (2008), 1906-1908: "SI-sekunti vastaa vanhempaa mittaa UT1:n toinen, joka oli liian pieni aloittaakseen ja edelleen, kun UT1:n sekunnin kesto kasvaa, ero laajenee." aurinkoaika (9192631830 jaksoa) ja määrittää efemeridiasteikon (ET) toinen (9192631770 + /-20 jaksoa), katso "Time Scales", kirjoittanut L. Essen Arkistoitu 14. joulukuuta 2017 Wayback Machinessa , julkaisussa Metrologia, vol. 4 (1968), s. 161-165, s. 162. SI:n toiselle standardille valittiin arvoksi 9192631770 jaksoa.
  8. ↑ J.Chapront, M.Chapront-Touzé, G.Francou (2002): " Kuun kiertoradan parametrien, precessiovakion ja vuorovesikiihtyvyyden uusi määritys LLR-mittauksista Arkistoitu 15. lokakuuta 2015 Wayback Machinessa " (myös PDF- arkistoituna 1. kesäkuuta 2013 Wayback Machinessa ). Astronomy & Astrophysics 387 , 700-709
  9. ↑ IERS Rapid Service/Prediction Center (n. 1986). Historic Delta T ja LOD Arkistoitu 23. kesäkuuta 2017 Wayback Machinessa . Lähteen mukaan tiedot ovat McCarthy ja Babcock (1986). Haettu joulukuussa 2009.
  10. ↑ Fred Espenak, Jan Meeus: Polynomial Expressions for Delta T (ΔT) Arkistoitu 28. elokuuta 2020 Wayback Machinessa

Linkit