Delta T

ΔT ( delta T , Delta T , delta-T , deltaT eller DT ) er forskellen mellem terrestrisk tid (TT) og universel tid (UT) .

Finesser i definitionen

I den litteratur, der er udgivet på forskellige tidspunkter, kan der være lidt forskellige definitioner af ΔT (afhængigt af hvilken ensartet tidsskala der blev anbefalet til brug i astronomiske beregninger i en given periode):

Derudover kan "Universal Time" betyde en af ​​dens versioner (UT0, UT1 osv.). Derfor er det i specialiseret litteratur sædvanligt at angive, hvad der menes med ΔT , for eksempel "TDT - UT1", hvilket betyder "Dynamisk Jordtid minus Universal Time version UT1".

På trods af nogle ændringer i definitionen ændres den fysiske betydning af ΔT ikke - dette er forskellen mellem ideel ensartet aktuel tid og "tid" bestemt af jordens rotation (som er langsommere og ujævnt).

Om Jordens ujævne rotation omkring dens akse

Universal Time (UT) er en tidsskala baseret på Jordens daglige rotation , som ikke er helt ensartet over relativt korte tidsintervaller (dage til århundreder), og derfor kan enhver tidsmåling baseret på en sådan tidsskala ikke være bedre end 10-8 . Hovedeffekten viser sig dog på lange tidspunkter: På århundreders skalaer sænker tidevandsfriktion gradvist Jordens rotationshastighed med omkring 2,3 ms / dag / århundrede . Der er dog andre grunde, der ændrer jordens rotationshastighed. De vigtigste af disse er virkningerne af smeltningen af ​​den kontinentale iskappe ved slutningen af ​​sidste istid . Dette førte til et fald i den kraftige belastning på jordskorpen og post-glacial afslapning, ledsaget af opretning og opløftning af skorpen i de cirkumpolære områder – en proces, der fortsætter nu og vil fortsætte indtil isostatisk ligevægt er nået. Denne post-glaciale afslapningseffekt får masser til at bevæge sig tættere på Jordens rotationsakse, hvilket får den til at rotere hurtigere (loven om bevarelse af vinkelmomentum ). Accelerationen opnået fra denne model er omkring -0,6 ms/dag/århundrede. Således er den samlede acceleration (faktisk deceleration) af Jordens rotation, eller ændringen i længden af ​​den gennemsnitlige soldag , +1,7 ms/dag/århundrede. Denne værdi svarer godt til den gennemsnitlige deceleration af Jordens rotation gennem de seneste 27 århundreder [1] .

Terrestrisk tid (TT) er en teoretisk ensartet tidsskala, defineret til at opretholde kontinuitet med den foregående ensartede ephemeris time (ET) tidsskala. ET er baseret på en fysisk størrelse , uafhængig af Jordens rotation , foreslået (og accepteret til brug) i 1948-1952 [2] med den hensigt at opnå en tidsskala, der er så ensartet og uafhængig af gravitationseffekter som muligt på det tidspunkt. Definitionen af ​​ET var baseret på Newcombs solcelletabeller , omfortolket for at tage højde for visse uoverensstemmelser i observationer [3] .

Newcombs tabeller tjente som grundlag for alle astronomiske sol-ephemeris fra 1900 til 1983. Til at begynde med blev de udtrykt (og offentliggjort i denne form) i form af Greenwich Mean Time og gennemsnitlige soldage [4] . men senere, især i forhold til perioden fra 1960 til 1983, blev de behandlet som udtrykt i ET [5] , i overensstemmelse med det forslag, der blev vedtaget i 1948-1952 om at flytte til ET. Til gengæld kunne ET nu i lyset af nye resultater [6] betragtes som en tidsskala så tæt som muligt på middelsoltiden i intervallet 1750 og 1890 (med en midte omkring 1820), da det var i denne interval, der blev foretaget observationer, på grundlag af hvilke Newcomb-tabeller blev udarbejdet. Selvom TT-skalaen er strengt homogen (baseret på SI- enheden for sekundet , og hvert sekund er strengt lig med hvert andet sekund), implementeres den i praksis som International Atomic Time (TAI) med en nøjagtighed på omkring 10 −14 .

Bestemmelse af delta T fra observationer

Tiden givet af Jordens position (mere præcist, orienteringen af ​​Greenwich-meridianen i forhold til den fiktive middelsol ) er et integral af rotationshastigheden. Ved integration tages der hensyn til ændringen i dagens længde med +1,7 ms/dag/århundrede, og ved at vælge udgangspunktet i 1820 (den omtrentlige midte af observationsintervallet brugt af Newcomb til at bestemme dagens længde) , for ΔT, en parabel 31 × ((År - 1820)/100)² i sekunder. Udjævnede data opnået fra analysen af ​​historiske observationer af total solformørkelse giver ΔT-værdier på omkring +16800 s ved -500, +10600 s ved 0, +5700 s ved 500, +1600 s ved 1000 og +180 s ved 1500. I perioder siden opfindelsen af ​​teleskopet er ΔT bestemt ud fra observationer af okkultationer af stjerner ved Månen , hvilket giver mulighed for mere nøjagtige og hyppigere størrelser. ΔT-korrektionen fortsatte med at falde efter det 16. århundrede, indtil den nåede et plateau på +11±6s mellem 1680 og 1866. I tre årtier indtil 1902 forblev den negativ med et minimum på -6,64 s, og begyndte derefter at stige til +63,83 s i 2000. I fremtiden vil ΔT stige med en stigende hastighed (kvadratisk). Dette vil kræve flere og flere springsekunder at blive tilføjet til Coordinated Universal Time (UTC) , da UTC skal opretholdes inden for et sekund af UT1's ensartede skala. ( SI- sekundet , der nu bruges til UTC, var allerede på tidspunktet for vedtagelse en smule kortere end den aktuelle værdi af sekundet af middelsoltid. [7] ) Fysisk er nulmeridianen for universel tid næsten altid øst for jordens tidsmeridian både i fortiden og i fremtiden. +16800 s eller 4⅔ timer svarer til 70°E. Det betyder, at solformørkelsen på −500 år på grund af Jordens hurtigere rotation indtraf 70° øst for den position, der følger af beregningerne ved hjælp af den ensartede tid TT.

Alle ΔT-værdier før 1955 afhænger af observationer af Månen forbundet med enten formørkelser eller okkultationer . Bevarelse af vinkelmomentum i Jord-Månesystemet kræver, at Jordens vinkelmomentum på grund af tidevandsfriktion overføres til Månen, hvilket øger dens vinkelmomentum, hvilket betyder, at dens afstand fra Jorden skal øges, hvilket igen pga. til Keplers tredje lov , fører til en langsommere rotation Måner rundt om Jorden. Ovenstående værdier af ΔT antager, at måneaccelerationen forbundet med denne effekt er d n /dt = −26"/sek², hvor n  er månens middelvinkelsidehastighed. Dette er tæt på de bedste eksperimentelle estimater for d n /dt opnået i 2002: −25,858±0,003"/c2 [8] , og derfor kan estimaterne af ΔT opnået tidligere baseret på værdien af ​​-26"/cc2, under hensyntagen til usikkerheder og udjævningseffekter i eksperimentelle observationer, ikke I dag er UT bestemt målinger af Jordens orientering i forhold til en inerti-referenceramme forbundet med ekstragalaktiske radiokilder, korrigeret for det accepterede forhold mellem siderisk og soltid. Disse målinger, udført ved flere observatorier, er koordineret af International Earth Rotation Service (IERS).

Delta T-værdier

For årene 1900-1995 er værdierne givet i henhold til Astronomy on a Personal Computer, fjerde udgave, 2002, Montenbrook O., Pfegler T., for 2000 - fra den engelske Wiki.

År 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

Beregning af delta T

Tilnærmet formel til beregning af delta T

Fra 1972 til vores tid kan ΔT beregnes ved at kende antallet af sekunders koordination ved hjælp af formlen:

hvor
32,184 sekunder er forskellen mellem TT og TAI , 10
sekunder er forskellen mellem TAI og UTC i begyndelsen af ​​1972, N er antallet af springsekunder
introduceret siden 1972 .

Formlen giver en fejl på højst 0,9 sekunder. For eksempel blev der i begyndelsen af ​​1995 indført 19 sekunders koordination, og formlen giver ΔT = 61,184 sekunder, hvilket kun er 0,364 sekunder højere end tabelværdien.

Den nøjagtige formel til beregning af delta T

Fra Bulletin A (Bulletin - A) fra IERS Earth Rotation Service kan du finde ud af forskellen mellem TAI og UTC (afhænger af antallet af sekunders koordination, værdien ændres sjældent) og mellem UT1 og UTC (værdien er konstant skiftende, bulletinen gives ved midnat dagligt), så kan delta T beregnes nøjagtigt ved formlen:

Omtrentlig formel til beregning af delta T for fremtiden

At beregne delta T for fremtiden er kun mulig tilnærmelsesvis, på grund af det faktum, at ændringen i Jordens rotation ikke er godt forstået. Ikke desto mindre, for at beregne for eksempel skyggens vej fra en solformørkelse eller tidspunktet for okkultation af stjerner ved Månen, er det nødvendigt at lave mindst en omtrentlig beregning. Fred Espegnacved beregning af solformørkelser for perioden 2005-2050 brugte han formlen [10]

hvor y er det år, hvor delta T er bestemt.

Se også

Tidevandsacceleration

Noter

  1. ↑ McCarthy & Seidelmann 2009, 88-89
  2. ↑ Forklarende supplement til Astronomical Ephemeris and the American Ephemeris and Nautical Almanac , Nautical Almanac Offices of UK and USA (1961), på s.9 og 71.
  3. ↑ Se forslag af H. M. Clemens i hans GM Clemence -artikel " On the System of Astronomical Constants Archived January 18, 2015 at the Wayback Machine ", Astronomical Journal v.53 (1948), #1170, 169-179; og GM Clemence , " The Concept of Ephemeris Time Archived September 28, 2018 at the Wayback Machine ", Journal for the History of Astronomy v.2 (1971), 73-79 (fortællede historien om vedtagelsen af ​​forslaget om efemeris tid) .
  4. ↑ Se Newcomb's Tables of the Sun (Washington, 1895), Introduktion og Sektion I. Tabellernes basis, c.9 og 20, henviser til tidsenheder i forhold til GMT middag, GMT, i enheder af middelsoldøgn: og W de Sitter, på s.38 af Bulletin of the Astronomical Institutes of the Netherlands , v4 (1927), s.21-38, " Om de sekulære accelerationer og månens fluktuationer, solen, Merkur og Venus Arkiveret kopi dateret 28. september 2018 på Wayback Machine ", hvor "astronomisk tid, givet ved Jordens rotation og brugt i alle praktiske astronomiske beregninger", og understreger, at den "er forskellig fra 'homogen' eller 'Newtonsk' tid".
  5. ↑ Se s. 612 i forklarende supplement til den astronomiske almanak Arkiveret 2. november 2015 på Wayback Machine , red. PK Seidelmann, 1992, som bekræfter brugen af ​​ET i Almanac ephemeris siden 1960-udgaven.
  6. ↑ Se FR Stephenson (1997), og Stephenson & Morrison (1995) og andre publikationer citeret nedenfor.
  7. ↑ :(1) "The Physical Basis of the Leap Second", af DD McCarthy, C Hackman og RA Nelson, Astronomical Journal, vol.136 (2008), 1906-1908: "SI-sekundet svarer til et ældre mål for den anden af ​​UT1, som var for lille til at starte med og yderligere, efterhånden som varigheden af ​​UT1-sekundet øges, udvides uoverensstemmelsen." soltid (9192631830 perioder) og for at bestemme den anden af ​​efemerisskalaen (ET) (9192631770 + /-20 perioder), se "Time Scales", af L. Essen Arkiveret 14. december 2017 på Wayback Machine , i Metrologia, vol.4 (1968), s.161-165, på s.162. For den anden SI-standard blev værdien af ​​9192631770 perioder valgt.
  8. ↑ J.Chapront, M.Chapront-Touzé, G.Francou (2002): " En ny bestemmelse af måneomløbsparametre, præcessionskonstant og tidevandsacceleration fra LLR-målinger Arkiveret 15. oktober 2015 ved Wayback Machine " (også i PDF Arkiveret 1. juni 2013 på Wayback Machine ). Astronomy & Astrophysics 387 , 700-709
  9. ↑ IERS Rapid Service/Prediction Center (ca. 1986). Historisk Delta T og LOD Arkiveret 23. juni 2017 på Wayback Machine . Kilden tilskrev data til McCarthy og Babcock (1986). Hentet december 2009.
  10. ↑ Fred Espenak, Jan Meeus: Polynomial Expressions for Delta T (ΔT) Arkiveret 28. august 2020 på Wayback Machine

Links