Universell tid

Den universelle tiden (UT; tysk universell tid) er oppnådd ved astronomisk observasjon av gjennomsnittlig soltid gjennom Greenwich Observatory ledende primærmeridian . Det er en universell tidsskala som gjenspeiler den målte rotasjonen av jorden . Det er det mest brukte tidssystemet innen geofag og astrometri .

historie

Som verdens tid , også kalt universell tid, tjente fra 1884 til 1928, Greenwich Mean Time (GMT). Siden astronomer telte GMT fra middagstid, mens den ble talt fra midnatt i sivilt liv, oppsto det forvirring, slik at det i 1928 ble avtalt en ny verdenstid og den ble kalt Universal Time (UT). I 1968 ble Universal Time delt inn i flere tidssystemer (UT0, UT1 og UT2) for å ta hensyn til små uregelmessigheter i jordrotasjonen.

UT1 -varianten er direkte fasevinkelen for jordens rotasjon og fungerer som referansetid for Coordinated Universal Time (UTC) som ble introdusert i 1972. Denne fullstendig uniform tidsskalaen, som er uavhengig av jordrotasjonen som atom tid, er tilpasset den UT1 av tilfeldige sprang sekunder som kreves, og dermed danner bidraget av astronomiske kronologisk til den nøyaktige bestemmelse av tid .

Måling og mening

Ifølge sin definisjon som den midlere soltid, måler UT den rotasjonsvinkelen til den jord i forhold til den midlere sol . I praksis bestemmer man imidlertid rotasjonsvinkelen til jorden i forhold til vårjevndøgn ( siderisk tid i ekvatorialsystemet ), med hensyn til passende faste stjerner ( galaktisk system , med astrolaber eller zenitkameraer ) eller med hensyn til fjerntliggende radio kilder (i det grunnleggende systemet , med VLBI (interferometri)) og beregner den resulterende vinkelen rundt ved bruk av passende formler i soltid (86400 soltidssekunder tilsvarer omtrent 86636,6 sideriske tidssekunder). Fordelen er at posisjonene til stjerner og radiokilder kan observeres mye mer presist enn solens. Radiokilder kan også måles i løpet av dagen slik at UT kan bestemmes kontinuerlig.

Siden UT er hentet fra en observasjon av jordens rotasjonsvinkel og derfor til slutt er avledet fra jordens rotasjon , gjenspeiler den dens kortsiktige svingninger og langsiktige nedgang. UT er derfor ikke et strengt ensartet tidsmål og er ikke egnet for noen vitenskapelige eller tekniske applikasjoner. På den annen side, nettopp på grunn av denne avhengigheten, gir UT informasjon om jordens nåværende rotasjonshastighet og den eksakte rotasjonsvinkelen, noe som er avgjørende for mange bruksområder innen astronomi , romfart , landmåling , etc.

I tillegg synkroniserer UT, fordi den deltar i alle endringer i jordens rotasjon på grunn av dens definisjon, alltid med dag-natt-endringen av jorden, som z. B. er ikke tilfellet på lang sikt for atomtidsskalaer . UT danner derfor grunnlaget for de borgerlige tidsskalaene som brukes i hverdagen.

Avgrensning

Mens International Atomic Time (TAI) og Coordinated Universal Time (UTC) er fysisk ensartede tidsskalaer, representerer UT1 den sanne fasevinkelen for jordens rotasjon - altså vinkelen mellom Greenwich Meridian og det astronomiske fjærpunktet . Med denne definerer UT1 den nåværende "posisjonen til gyrojorden " i det astronomiske grunnleggende systemet , men har små uregelmessigheter på noen få tideler av et sekund i året.

UT1 har små ujevnheter, men nøyaktig gjenspeiler rotasjonen av jorden . Det er viktigst for geoforskerne .
Bortsett fra sporadisk sprang sekund, er UTC en enhetlig tidsskala . Hvert til sjette år justeres den til UT1 ved hjelp av disse sprangsekundene . Den sendes av tidstjenestene på radiobølger.
International Atomic Time (TAI) er også helt ensartet, men "løper foran jorden" - for tiden 37 sekunder siden 1. januar 2017. Den brukes i fysikk .

Det er ingen ideell tidsplan for alle disipliner, men det er en som er godt egnet for alle formål.

varianter

Det er flere varianter som er forskjellige med millisekunder. "UT" uten ytterligere spesifikasjon betyr vanligvis UT1.

UT0 : gjennomsnittlig lokal tid for primærmeridianen avledet direkte fra observasjoner
UT1R : korrigert for effekten av polare svingninger (perioder over 35 dager)
UT1 : korrigert for effekten av polare svingninger (perioder over 7 dager)
UT1D : korrigert for effekten av polare svingninger (perioder over 12 timer)
UT2 : Den gjennomsnittlige årlige fluktuasjonen av jordens rotasjon ble også trukket fra her.

UT0

Bestemmelsen gjøres av en observatør som måler sin lokale sideriske tid (eller tilsvarende jordens rotasjonsvinkel) og konverterer den til UT ved bruk av passende formler. Han må også ta hensyn til lengdeforskjellen mellom seg selv og Greenwich. Hvis den er basert på de gjennomsnittlige geografiske koordinatene, mottar den UT0.

UT1 - Universell tid nr. 1

UT1 oppnås gjennom astronomiske observasjoner - for eksempel med en moderne meridian sirkel - eller ved hjelp av Very Long Baseline Interferometry . De små forskjellene til UTC brukes som en tidskorreksjon $DUT1=UT1-UTC$ ${\ displaystyle DUT1 = UT1-UTC}$ ${\ displaystyle DUT1 = UT1-UTC}$ og er en av de tre parametrene for jordens rotasjon i tillegg til polkoordinatene x og y .

Forskjellen UT1 - UTC har en tendens til negative verdier i løpet av noen få måneder, fordi vårt tidssystem er basert på det midterste sekundet fra 1900 til 1905 og jordens rotasjon har senket seg med rundt 0,002 sekunder per dag. Før UT1 - UTC når en absolutt verdi på 0,9 sekunder, settes et sprang sekund inn 30. juni eller 31. desember.

Den nøyaktige posisjonen til jordens nåværende rotasjonsakse er utsatt for små svingninger i målerområdet. Siden observatørens posisjon i forhold til rotasjonsaksen også endres i løpet av disse polbevegelsene , er hans geografiske koordinater utsatt for små svingninger. Svingningene i lengdegraden betyr at konverteringen av observasjonene hans til UT, som bare inkluderte gjennomsnittlig lengdegrad, ikke er helt korrekt. Etter en tilsvarende korreksjon resulterer UT1.

Som en første tilnærming er korreksjonen (med gjennomsnittlig lengde $\lambda _{m}$ ${\ displaystyle \ lambda _ {m}}$ $\ lambda _ {{m}}$ , den midterste bredden $\varphi _{m}$ ${\ displaystyle \ varphi _ {m}}$ $\ varphi _ {{m}}$ og polkoordinatene $x$ ${\ displaystyle x}$ $x$ og $y$ ${\ displaystyle y}$ $y$ ):

\mathrm {UT1} =\mathrm {UT0} -\tan(\varphi _{m})\cdot (x\sin(\lambda _{m})+y\cos(\lambda _{m}))

{\ displaystyle \ mathrm {UT1} = \ mathrm {UT0} - \ tan (\ varphi _ {m}) \ cdot (x \ sin (\ lambda _ {m}) + y \ cos (\ lambda _ {m} )))}}

{\ displaystyle \ mathrm {UT1} = \ mathrm {UT0} - \ tan (\ varphi _ {m}) \ cdot (x \ sin (\ lambda _ {m}) + y \ cos (\ lambda _ {m} )))}}

Polkoordinatene publiseres i buesekunder . (15 lysbuesekunder tilsvarer én gang sekund .)

UT1R

Denne tidsskalaen ligner på UT1, med vilkårene med en periode som er mindre enn 35 dager fjernet. Denne tidsskalaen er jevnet i forhold til UT1. R står for Fjernet eller redusert .

UT1D

Denne tidsrammen ligner på UT1, selv om tidevannseffekter med en halv dag eller daglig periode også blir tatt i betraktning. Denne tidsskalaen er grovt sammenlignet med UT1.

D står for Daily (på tysk: daglig) eller tiDes (på tysk: tidevann).

UT2

UT1 oppnådd på denne måten har så langt bare vært utsatt for svingninger som følge av jordens rotasjon. Den sesongmessige andelen , på den ene siden på grunn av vegetative endringer, på den annen side på grunn av vannskift på grunn av snø, kan gjengis rimelig nøyaktig med en empirisk oppnådd skjematisk formel. I et forsøk på å oppnå en så enhetlig tidsskala, er denne fluktuasjonsprosenten trukket fra UT1:

\mathrm {UT2} =\mathrm {UT1} +0{,}022\,\mathrm {s} \cdot \sin(2\pi \tau )-0{,}012\,\mathrm {s} \cdot \cos(2\pi \tau )-0{,}006\,\mathrm {s} \cdot \sin(4\pi \tau )+0{,}007\,\mathrm {s} \,\cdot \,\cos(4\pi \tau )

{\ displaystyle \ mathrm {UT2} = \ mathrm {UT1} +0 {,} 022 \, \ mathrm {s} \ cdot \ sin (2 \ pi \ tau) -0 {,} 012 \, \ mathrm {s } \ cdot \ cos (2 \ pi \ tau) -0 {,} 006 \, \ mathrm {s} \ cdot \ sin (4 \ pi \ tau) +0 {,} 007 \, \ mathrm {s} \ , \ cdot \, \ cos (4 \ pi \ tau)}

{\ displaystyle \ mathrm {UT2} = \ mathrm {UT1} +0 {,} 022 \, \ mathrm {s} \ cdot \ sin (2 \ pi \ tau) -0 {,} 012 \, \ mathrm {s } \ cdot \ cos (2 \ pi \ tau) -0 {,} 006 \, \ mathrm {s} \ cdot \ sin (4 \ pi \ tau) +0 {,} 007 \, \ mathrm {s} \ , \ cdot \, \ cos (4 \ pi \ tau)}

Det er $\tau$ ${\ displaystyle \ tau}$ $\dugg$ observasjonstiden uttrykt som en brøkdel av året . Radiotidsignalene ble hentet fra UT2 på 1960 -tallet. Med introduksjonen av UTC i 1972 mistet UT2 sin betydning.

UT og UTC

Siden definisjonen av enheten andre ikke lenger er oppnådd gjennom astronomiske observasjoner, men avledet fra en atomur (1968), har universell tid ( UTC ) blitt synkronisert med denne atomtiden ( TAI ) . Sprang sekunder sikrer at forskjellen mellom UT1 og UTC ikke er mer enn 0,9 sekunder.

Se også

Barycenter
Geodynamikk
lengdegrad
GPS -tid
International Bureau of Weights and Measures
Tidssignalsender
Sone tid

weblenker

Tidsskalaer. IERS , åpnet 6. april 2019 .
Forespørsel om UT1, UT1 - UTC, TAI, TT og sprang sekunder for et hvilket som helst tidspunkt fra 1972
IERS Rapid Service / Prediction Center . US Naval Observatory .
Året blir et sekund lenger . I: pressemeldinger .Physikalisch-Technische Bundesanstalt . 15. juni 2015.