Delta T

ΔT ( delta T , Delta T , delta-T , deltaT sau DT ) este diferența dintre timpul terestru (TT) și timpul universal (UT) .

Subtilități ale definiției

În literatura publicată în momente diferite, pot exista definiții ușor diferite ale ΔT (în funcție de scara de timp uniformă a fost recomandată pentru utilizare în calculele astronomice într-o anumită perioadă):

În plus, „Timp universal” poate însemna una dintre versiunile sale (UT0, UT1 etc.). Prin urmare, în literatura de specialitate, se obișnuiește să se indice ce se înțelege prin ΔT , de exemplu, „TDT - UT1”, ceea ce înseamnă „Timpul Pământului Dinamic minus versiunea Timp Universal UT1”.

În ciuda unor modificări ale definiției, semnificația fizică a lui ΔT nu se schimbă - aceasta este diferența dintre timpul ideal uniform și „timpul” determinat de rotația Pământului (care încetinește și inegal).

Despre rotația neuniformă a Pământului în jurul axei sale

Timpul universal (UT) este o scară de timp bazată pe rotația zilnică a Pământului , care nu este destul de uniformă pe intervale de timp relativ scurte (de la zile la secole), și, prin urmare, orice măsurare a timpului bazată pe o astfel de scară de timp nu poate fi mai bună de 10 - 8 . Cu toate acestea, efectul principal apare în perioade lungi: la scara secolelor, frecarea mareelor ​​încetinește treptat rata de rotație a Pământului cu aproximativ 2,3 ms / zi / secol . Cu toate acestea, există și alte motive care modifică viteza de rotație a Pământului. Cele mai importante dintre acestea sunt efectele topirii calotei continentale de gheaţă la sfârşitul ultimei ere glaciare . Acest lucru a dus la o scădere a sarcinii puternice asupra scoarței terestre și la relaxarea postglaciară, însoțită de îndreptarea și ridicarea scoarței în regiunile circumpolare - proces care continuă și acum și va continua până la atingerea echilibrului izostatic . Acest efect de relaxare post-glaciară face ca masele să se apropie de axa de rotație a Pământului, ceea ce o face să se rotească mai rapid (legea conservării momentului unghiular ). Accelerația obținută din acest model este de aproximativ −0,6 ms/zi/secol. Astfel, accelerația totală (de fapt, decelerația) de rotație a Pământului, sau modificarea duratei zilei solare medii , este de +1,7 ms/zi/secol. Această valoare corespunde bine cu rata medie de decelerare a rotației Pământului în ultimele 27 de secole [1] .

Timpul terestru (TT) este o scară de timp teoretic uniformă, definită pentru a menține continuitatea cu scara de timp anterioară a efemeridei uniforme (ET). ET se bazează pe o mărime fizică , independentă de rotația Pământului , propusă (și acceptată pentru utilizare) în 1948-1952 [2] cu intenția de a obține o scară de timp cât mai uniformă și independentă de efectele gravitaționale. atunci. Definiția ET s-a bazat pe tabelele solare ale lui Newcomb , reinterpretate pentru a ține seama de anumite discrepanțe în observații [3] .

Tabelele lui Newcomb au servit drept bază pentru toate efemeridele solare astronomice din 1900 până în 1983. Inițial, acestea au fost exprimate (și publicate în această formă) în termeni de Greenwich Mean Time și medii de zile solare [4] . totuși, ulterior, mai ales în raport cu perioada 1960-1983, au fost tratate ca exprimate în termeni de ET [5] , în conformitate cu propunerea adoptată în anii 1948-1952 de trecere la ET. La rândul său, ET ar putea fi acum considerată în lumina noilor rezultate [6] ca o scară de timp cât mai apropiată de timpul solar mediu în intervalul 1750 și 1890 (cu un mijloc în jurul anului 1820), deoarece se afla în acest interval. interval în care s-au făcut observații, pe baza cărora s-au întocmit tabele Newcomb. Deși scara TT este strict omogenă (pe baza unității SI a secundei și fiecare secundă este strict egală cu fiecare secundă), în practică este implementată ca timp atomic internațional (TAI) cu o precizie de aproximativ 10 −14 .

Determinarea deltei T din observații

Timpul dat de poziția Pământului (mai precis, orientarea meridianului Greenwich față de Soarele mediu fictiv ) este o integrală a vitezei de rotație. La integrare, ținând cont de modificarea duratei zilei cu +1,7 ms/zi/secol și alegerea punctului de plecare în 1820 (mijlocul aproximativ al intervalului de observații folosit de Newcomb pentru a determina durata zilei) , pentru ΔT, o parabolă 31 × ((Anul − 1820)/100)² în secunde. Datele netezite obținute din analiza observațiilor istorice ale eclipsei totale de soare dau valori ΔT de aproximativ +16800 s la −500, +10600 s la 0, +5700 s la 500, +1600 s la 1000 și +180 s la 1500. De câteva ori de la inventarea telescopului , ΔT este determinată din observațiile ocultărilor stelelor de către Lună , permițând magnitudini mai precise și mai frecvente. Corecția ΔT a continuat să scadă după secolul al XVI-lea până când a atins un platou de +11±6s între 1680 și 1866. Timp de trei decenii până în 1902 a rămas negativ cu un minim de -6,64 s, apoi a început să crească la +63,83 s în 2000. În viitor, ΔT va crește cu o rată crescătoare (quadratic). Acest lucru va necesita adăugarea din ce în ce mai multe secunde interioare la Ora universală coordonată (UTC) , deoarece UTC trebuie menținută la o secundă de scara uniformă a UT1. ( Secunda SI folosită acum pentru UTC era deja la momentul adoptării puțin mai scurtă decât valoarea actuală a secundei din timpul mediu solar. [7] ) Din punct de vedere fizic, meridianul zero pentru Timpul Universal este aproape întotdeauna la est de meridianul timpului Pământului . atât în ​​trecut cât şi în viitor. +16800 s sau 4⅔ ore corespund la 70°E. Aceasta înseamnă că în −500 de ani, datorită rotației mai rapide a Pământului, eclipsa de soare a avut loc la 70° est de poziția care decurge din calculele folosind timpul uniform TT.

Toate valorile ΔT înainte de 1955 depind de observațiile Lunii asociate fie cu eclipse , fie cu ocultări . Conservarea momentului unghiular în Sistemul Pământ-Lună necesită ca momentul unghiular al Pământului datorat frecării mareelor ​​să fie transferat către Lună, crescându-i momentul unghiular, ceea ce înseamnă că distanța sa față de Pământ trebuie să crească, ceea ce, la rândul său, datorită la a treia lege a lui Kepler , duce la o rotație mai lentă a Lunii în jurul Pământului. Valorile de mai sus ale ΔT presupun că accelerația lunară asociată cu acest efect este d n /dt = −26"/sec², unde n  este viteza siderală unghiulară medie a lunii. Aceasta este aproape de cele mai bune estimări experimentale pentru d n /dt obținut în 2002: −25,858±0,003"/c2 [8] , și prin urmare estimările ΔT obținute anterior pe baza valorii de −26"/cc2, luând în considerare incertitudinile și efectele de netezire în observațiile experimentale, nu pot În prezent, UT se determină măsurători ale orientării Pământului în raport cu un cadru de referință inerțial asociat surselor radio extragalactice, corectate pentru relația acceptată dintre timpul sideral și cel solar. Aceste măsurători, efectuate la mai multe observatoare, sunt coordonate de către Serviciul Internațional de Rotație a Pământului (IERS).

Valori Delta T

Pentru anii 1900-1995, valorile sunt date în conformitate cu Astronomy on a Personal Computer, ediția a patra, 2002, Montenbrook O., Pfegler T., pentru 2000 - din Wiki engleză.

An 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

Calcularea delta T

Formula aproximativă pentru calcularea deltei T

Din 1972 până în zilele noastre, ΔT poate fi calculat cunoscând numărul de secunde de coordonare folosind formula:

unde
32,184 secunde este diferența dintre TT și TAI ,
10 secunde este diferența dintre TAI și UTC la începutul anului 1972, N este numărul de secunde
intercalare introduse începând cu 1972 .

Formula oferă o eroare de cel mult 0,9 secunde. De exemplu, la începutul anului 1995, au fost introduse 19 secunde de coordonare și formula dă ΔT = 61,184 secunde, care este cu doar 0,364 secunde mai mare decât valoarea tabelului.

Formula exactă pentru calcularea deltei T

Din Buletinul A (Buletin - A) al Serviciului de rotație a pământului IERS , puteți afla diferența dintre TAI și UTC (depinde de numărul de secunde de coordonare, valoarea se modifică rar) și între UT1 și UTC (valoarea este constant schimbându-se, buletinul este dat la miezul nopții zilnic), apoi delta T poate fi calculată exact prin formula:

Formula aproximativă pentru calcularea delta T pentru viitor

Calcularea deltei T pentru viitor este posibilă doar aproximativ, datorită faptului că modificarea rotației Pământului nu este bine înțeleasă. Cu toate acestea, pentru a calcula, de exemplu, traseul umbrei de la o eclipsă de soare sau timpul de ocultare a stelelor de către Lună, este necesar să faceți cel puțin un calcul aproximativ. Fred Espegnacatunci când a calculat eclipsele de soare pentru perioada 2005–2050, a folosit formula [10]

unde y este anul pentru care se determină delta T.

Vezi și

Accelerația mareelor

Note

  1. ↑ McCarthy & Seidelmann 2009, 88-89
  2. ↑ Supliment explicativ la Efemeridele astronomice și Efemeridele americane și Almanahul nautic , Nautical Almanac Offices of UK and USA (1961), la pp.9 și 71.
  3. ↑ Vezi sugestia lui H. M. Clemens în articolul său GM Clemence „ On the System of Astronomical Constants Arhivat 18 ianuarie 2015 la Wayback Machine ”, Astronomical Journal v.53 (1948), #1170, 169-179; și GM Clemence , „ The Concept of Ephemeris Time Archived 28 septembrie 2018 la Wayback Machine ”, Journal for the History of Astronomy v.2 (1971), 73-79 (a povestit istoria adoptării propunerii de timp efemeride) .
  4. ↑ Vezi Newcomb's Tables of the Sun (Washington, 1895), Introducere și Secțiunea I. Bazele tabelelor, c.9 și 20, se referă la unități de timp relativ la amiază GMT, GMT, în unități de zi solară medie: și W de Sitter, la p.38 din Bulletin of the Astronomical Institutes of the Netherlands , v4 (1927), pp.21-38, „ Despre accelerațiile seculare și fluctuațiile lunii, soarelui, Mercurului și Venusului Arhivată datată 28 septembrie 2018 pe Wayback Machine ”, unde „timpul astronomic, dat de rotația Pământului și folosit în toate calculele astronomice practice”, și subliniază că „este diferit de timpul „omogen” sau „newtonian””.
  5. ↑ Vezi p. 612 în Supliment explicativ la almanahul astronomic Arhivat 2 noiembrie 2015 la Wayback Machine , ed. PK Seidelmann, 1992, care confirmă utilizarea ET în efemeridele almanahului încă din ediția din 1960.
  6. ↑ Vezi FR Stephenson (1997) și Stephenson & Morrison (1995) și alte publicații citate mai jos.
  7. ↑ :(1) „The Physical Basis of the Leap Second”, de DD McCarthy, C Hackman și RA Nelson, Astronomical Journal, vol.136 (2008), 1906-1908: „secunda SI este echivalentă cu o măsură mai veche a al doilea din UT1, care a fost prea mic pentru a începe și mai departe, pe măsură ce durata secundei UT1 crește, discrepanța se lărgește." timpul solar (9192631830 perioade) și pentru a determina a doua a scalei efemeridelor (ET) (9192631770 + /-20 de perioade), vezi „Time Scales”, de L. Essen Arhivat 14 decembrie 2017 la Wayback Machine , în Metrologia, vol.4 (1968), pp.161-165, la p.162. Pentru al doilea standard SI a fost aleasă valoarea de 9192631770 de perioade.
  8. ↑ J.Chapront, M.Chapront-Touzé, G.Francou (2002): „ A new determination of lunar orbital parameters, precession constant, and tidal acceleration from LLR measurements Arhivat 15 octombrie 2015 la Wayback Machine ” (de asemenea în PDF arhivat 1 iunie 2013 la Wayback Machine ). Astronomie și astrofizică 387 , 700-709
  9. ↑ IERS Rapid Service/Prediction Center (c. 1986). Historic Delta T și LOD Arhivat 23 iunie 2017 la Wayback Machine . Sursa a atribuit datele lui McCarthy și Babcock (1986). Recuperat în decembrie 2009.
  10. ↑ Fred Espenak, Jan Meeus: Polynomial Expressions for Delta T (ΔT) Arhivat 28 august 2020 la Wayback Machine

Link -uri