Барицентрическое динамическое время - Barycentric Dynamical Time

Барицентрическое динамическое время (TDB, от Французский Temps Dynamique Barycentrique) является релятивистским координировать время шкала, предназначенная для астрономического использования в качестве стандарт времени принять во внимание замедление времени[1] при расчете орбит и астрономические эфемериды из планеты, астероиды, кометы и межпланетный космический корабль в Солнечная система. TDB теперь (с 2006 г.) определяется как линейное масштабирование Барицентрическое координатное время (УТС). Особенность, которая отличает TDB от TCB, заключается в том, что TDB при наблюдении с поверхности Земли отличается от Земное время (TT) это настолько мало, насколько это практически возможно с последовательным определением: различия в основном периодические,[2] и в целом будет оставаться на уровне менее 2 миллисекунд в течение нескольких тысячелетий.[3]

TDB применяется к барицентрической системе отсчета Солнечной системы и впервые был определен в 1976 году как преемник (нерелятивистского) бывшего стандарта эфемеридное время (принят IAU в 1952 г. и заменено в 1976 г.). В 2006 году, после истории множественных определений шкалы времени и отказа от поддержки с 1970-х годов,[4] новое определение TDB было одобрено IAU. В 2006 году IAU переопределил TDB как международный стандарт, прямо признав, что Аргумент эфемеридного времени JPL Tэф, как реализовано в Эфемериды разработки JPL DE405, "для практических целей то же самое, что TDB, определенный в настоящей Резолюции"[5] (К 2006 году эфемериды DE405 уже несколько лет использовались в качестве официальной основы для планетарных и лунных эфемерид в Астрономический альманах; это была основа для выпусков с 2003 по 2014 год; в редакции за 2015 год заменен DE430).[6]

Определение

Резолюция МАС 3 от 2006 г.[7] определяет TDB как линейное преобразование TCB. TCB отличается как от TDB, так и от TT. TCB прогрессирует быстрее с разницей примерно 0,5 секунды в год, в то время как TDB и TT остаются близкими.[8] На начало 2011 года разница между TDB и TCB составляет около 16,6 секунды.

TDB = TCB - LB× (JDTCB - Т0) × 86400 + TDB0

где LB = 1.550519768×10−8, TDB0 = −6.55×10−5 с, Т0 = 2443144.5003725 и JDTCB УТС Юлианская дата (то есть величина, равная T0 1 января 1977 г. 00:00:00 TAI в геоцентре и который увеличивается на единицу каждые 86400 секунд TCB).

История

Смотрите также: Эфемеридное время § История эфемеридного времени (стандарт 1952 г.)

С 17 по конец 19 века планетарные эфемериды рассчитывались с использованием шкалы времени, основанной на вращении Земли: обычно среднее солнечное время одной из главных обсерваторий, например, Парижской или Гринвичской. После 1884 года среднее солнечное время в Гринвиче стало стандартом, позже названным. Всемирное время (UT). Но в конце 19-го и начале 20-го веков, с повышением точности астрономических измерений, начали подозреваться и, в конечном итоге, было установлено, что вращение Земли (то есть продолжительность дня) показывает нарушения в коротких временных масштабах, и замедлялся в более длительных временных масштабах. Эфемеридное время следовательно, был разработан как эталон, свободный от неравномерностей вращения Земли, определяя время «как независимую переменную уравнений небесной механики», и сначала он был измерен астрономически, опираясь на существующие гравитационные теории движений Земли о Солнце и Луны о Земле.

После цезия атомные часы были изобретены, такие часы все чаще использовались с конца 1950-х годов, как вторичные реализации эфемеридного времени (ET). Эти вторичные реализации улучшили исходный стандарт ET за счет улучшенной однородности атомных часов, и (например, в конце 1960-х) они использовались для обеспечения стандартного времени для расчетов планетарных эфемерид и в астродинамике.

Но ET в принципе еще не принимал во внимание теорию относительности. Размер периодической части вариаций из-за замедление времени между земными атомными часами и координировать время барицентрической системы отсчета Солнечной системы оценивается менее чем в 2 миллисекунды,[2] но, несмотря на этот небольшой размер, в начале 1970-х годов все чаще считалось, что стандарты времени следует сделать пригодными для приложений, в которых больше нельзя игнорировать различия из-за релятивистского замедления времени.

В 1976 году были определены две новые шкалы времени.[9] заменить ET (в эфемеридах на 1984 год и позднее), чтобы учесть относительность. Прямым преемником ET для измерения времени на геоцентрической основе был Земное динамическое время (TDT). Новой шкалой времени, которая заменит ET для планетарных эфемерид, должно было стать барицентрическое динамическое время (TDB). TDB должен был равномерно тикать в системе отсчета, совпадающей с барицентр Солнечной системы. (Как и любой другой координировать время, соответствующие часы, чтобы совпадать по частоте, должны были бы не только находиться в состоянии покоя в этой системе отсчета, но также (недостижимое гипотетическое условие), чтобы они находились вне всех соответствующих гравитационные колодцы.) Кроме того, TDB должен был иметь (при наблюдении / оценке на поверхности Земли) в долгосрочной перспективе такую ​​же скорость, как и TDT (сейчас TT ). TDT и TDB были определены в серии резолюций на том же собрании 1976 г. Международный астрономический союз.

В конце концов стало понятно, что TDB не был четко определен, потому что он не сопровождался общей релятивистской метрикой и потому, что точная связь между TDB и TDT не была указана. (Позднее это было также подвергнуто критике как физически невозможное в точном соответствии с его первоначальным определением: среди прочего, определение 1976 г. исключало необходимое небольшое смещение для начальной эпохи 1977 г.)[10] После того, как трудности были оценены, в 1991 году МАС уточнил официальные определения шкал времени, создав дополнительные новые шкалы времени: Барицентрическое координатное время (TCB) и Геоцентрическое координатное время (TCG). TCB был предназначен для замены TDB, а TCG был его эквивалентом для использования в околоземном космическом пространстве. TDT также был переименован в Земное время (TT) из-за возникших сомнений относительно уместности слова «динамический» в этой связи.

В 2006 году TDB был пересмотрен резолюцией 3 IAU 2006 года; «новый» TDB был прямо признан эквивалентным для практических целей Аргумент эфемеридного времени JPL Tэф; разница между TDB по стандарту 2006 г. и TT (оба наблюдаются с поверхности Земли), остается менее 2 мс в течение нескольких тысячелетий вокруг настоящей эпохи.[11]

Использование TDB

TDB является преемником Эфемеридное время (ET), в котором ET можно рассматривать (в пределах меньшей точности и точности, достижимой в свое время) как приближение к TDB, а также к земному времени (TT) (см. Эфемеридное время § Реализации ). TDB в форме очень похожей и практически эквивалентной шкалы времени Tэф продолжает использоваться для важных планетарных и лунных эфемерид DE405 из Лаборатория реактивного движения.

Были выдвинуты аргументы в пользу продолжения практического использования TDB, а не TCB, на основании очень небольшой разницы между TDB и TT, не превышающей 0,002 секунды, которой можно пренебречь для многих приложений. Утверждалось, что малость этой разницы снижает риск повреждения, если TDB когда-либо путают с TT, по сравнению с возможным повреждением путаницы TCB и TT, которые имеют относительный линейный дрейф около 0,5 секунды в год.[12] (разница была близка к нулю в начале 1977 г., а к 2009 г. уже превысила четверть минуты и увеличивалась).[8]

Рекомендации

  1. ^ Пояснения, данные с помощью (а) Резолюции МАС 1991 г. в соответствии с Резолюцией A.4 в «Примечаниях к рекомендации III», и Резолюция 3 МАС 2006 г., и его сноски; и (b) объяснения и ссылки, цитируемые в "Замедление времени - из-за гравитации и движения вместе ".
  2. ^ а б Периодические различия, обусловленные релятивистскими эффектами, между шкалой координатного времени, применимой к барицентру Солнечной системы, и временем, измеренным на поверхности Земли, были впервые оценены и объяснены в: G M Clemence & V Szebehely, «Годовой ход атомных часов», Astronomical Journal, Vol.72 (1967), p.1324-6.
  3. ^ Резолюция 3 МАС 2006 г., см. Рекомендацию и сноски, примечание 3.
  4. ^ (а) П. К. Зайдельманн и Т. Фукусима (1992), "Почему новые шкалы времени?", Астрономия и астрофизика vol.265 (1992), страницы 833-838: и (b) Резолюция IAU (1991) A.4 (рекомендация V), в которой рекомендовалось ограничить использование TDB (ранее определенное 1976-79) случаями, «где разрыв с предыдущими работа считается нежелательной ".
  5. ^ Резолюция 3 МАС 2006 г., см. сноски, примечание 4.
  6. ^ См. Военно-морскую обсерваторию США (портал морской океанографии), «История астрономического альманаха» (по состоянию на октябрь 2015 г.); также, для подробностей о DE405: - E M Standish (1998), JPL Планетарные и лунные эфемериды, DE405 / LE405, Межведомственный меморандум 312F-98-48 Лаборатории реактивного движения от 26 августа 1998 г .; Кроме того, в Астрономическом альманахе на 2015 год начинается использование более поздней версии эфемерид JPL DE430, которая теперь основана исключительно на TDB, см. раздел L, особенно страницу L-4. Астрономический альманах на 2015 год, стр. L-4 (по состоянию на октябрь 2015 г.).
  7. ^ Резолюция 3 МАС 2006 г.
  8. ^ а б Рис. 1 на стр. 835, график, дающий обзор различий в скоростях и смещений между различными стандартными временными шкалами., настоящее и прошлое, определенные МАС: описание см. в P K Seidelmann & T Fukushima (1992), "Почему новые шкалы времени?", Астрономия и астрофизика vol.265 (1992), страницы 833-838.
  9. ^ По существу они были определены в 1976 году, но получили свои имена в 1979 году.
  10. ^ Э. М. Стэндиш (1998), «Шкалы времени в эфемеридах JPL и CfA», Астрономия и астрофизика, v.336 (1998), p.381-384.
  11. ^ Резолюция 3 МАС 2006 г., особенно сноски 3 и 4.
  12. ^ S A Klioner (2008), "Релятивистское масштабирование астрономических величин и система астрономических единиц", Астрономия и астрофизика, vol.478 (2008), pp.951-958, at page 953.

внешняя ссылка