Δ T (tidtaking) -ΔT (timekeeping)

Denne artikkelen handler om langsiktig drift i løpet av en dag. For relaterte kortsiktige variasjoner, se Svingninger i lengden på dagen . For andre betydninger av den matematiske betegnelsen Δ T , se ΔT (tvetydighet) .

Δ T vs. tid fra 1657 til 2018

I presis tidtaking , Δ T ( Delta T , delta- T , delta T , eller D T ) er et mål for den kumulative effekt av avgang av jordrotasjonen perioden fra den fast lengde dag atom tid (86400 sekunder). Formelt er Δ T tidsforskjellen Δ T = TT - UT mellom Universal Time (UT, definert av jordens rotasjon) og Terrestrisk tid (TT, uavhengig av jordens rotasjon). Verdien av ΔT for starten av 1902 var omtrent null; for 2002 var det omtrent 64 sekunder. Så jordens rotasjoner i løpet av det århundret tok omtrent 64 sekunder lengre tid enn det ville være nødvendig for dager med atomtid. I tillegg til denne langsiktige driften i lengden på dagen er det kortsiktige svingninger i lengden på dagen ( Δ τ ) som behandles separat.

Beregning

Jordens rotasjonshastighet er ν = 1/2π dθ/dt, og en dag tilsvarer en periode P =1/ν. En rotasjonsakselerasjondν/dt gir en endringsrate for perioden dP/dt = -1/ν 2 dν/dt, som vanligvis uttrykkes som α = ν dP/dt = -1/ν dν/dt. Dette har enheter på 1 / gang, og blir ofte sitert som millisekunder per dag per århundre (skrevet som ms / dag / cy, forstått som (ms / dag) / cy). Integrering av α gir uttrykk for Δ T mot tid.

Universell tid

Universal Time er en tidsskala basert på jordens rotasjon , som er noe uregelmessig over korte perioder (dager opp til et århundre), og dermed kan enhver tid basert på den ikke ha en nøyaktighet bedre enn 1 av 108 . Imidlertid har en større, mer konsistent effekt blitt observert gjennom mange århundrer: Jordens rotasjonshastighet bremses ubønnhørlig. Denne observerte endringen i rotasjonshastigheten kan tilskrives to primære krefter, en avtagende og en som øker jordens rotasjonshastighet. På lang sikt er den dominerende kraften tidevannsfriksjon , noe som reduserer rotasjonshastigheten, og bidrar med ca α = +2,3 ms / dag / cy ellerdP/dt= +2,3 ms / cy, som er lik den veldig små brøkendringen+7,3 × 10 −13 dag / dag. Den viktigste kraften som virker i motsatt retning, for å øke hastigheten, antas å være et resultat av smelting av kontinentale isark på slutten av den siste isperioden . Dette fjernet deres enorme vekt, slik at landet under dem begynte å komme seg tilbake i polarområdene, en effekt som fremdeles forekommer i dag og vil fortsette til isostatisk likevekt er nådd. Denne " post-glacial rebound " bringer massen nærmere jordens rotasjonsakse, noe som får jorden til å spinne raskere, i henhold til loven om bevaring av vinkelmomentet , i likhet med en skøyteløper som trekker armene inn for å spinne raskere. Modeller estimerer denne effekten til å bidra med -0,6 ms / dag / cy. Ved å kombinere disse to effektene, er nettoakselerasjonen (faktisk en retardasjon) av jordens rotasjon, eller endringen i lengden på den gjennomsnittlige soldagen (LOD), +1,7 ms / dag / cy eller +62 s / cy 2 eller +46,5 ns / dag 2 . Dette samsvarer med gjennomsnittshastigheten fra astronomiske poster de siste 27 århundrene.

Jordbasert tid

Terrestrial Time er en teoretisk enhetlig tidsskala, definert for å gi kontinuitet med den tidligere Ephemeris Time (ET). ET var en uavhengig tidsvariabel, foreslått (og dens innføringen avtalt) i perioden 1948-52 med den hensikt å danne en egen tyngde ensartet tidsskala så langt det var mulig på denne tiden, og avhengig av dens definisjon ved Simon Newcomb 's Tables of the Sun (1895), tolket på en ny måte for å imøtekomme visse observerte avvik. Newcombs tabeller dannet grunnlaget for alle astronomiske efemerider fra solen fra 1900 til 1983: de ble opprinnelig uttrykt (og publisert) i form av Greenwich Mean Time og gjennomsnittlig soldag, men senere, i forhold til perioden 1960–1983, ble behandlet som uttrykt i form av ET, i samsvar med det vedtatte ET-forslaget fra 1948–52. ET kan i sin tur nå sees (i lys av moderne resultater) som nær gjennomsnittlig gjennomsnittlig soltid mellom 1750 og 1890 (sentrert 1820), fordi det var perioden observasjonene som Newcombs tabeller var basert på var utført. Mens TT er strengt ensartet (basert på SI- sekund , er hvert sekund det samme som hvert andre sekund), blir det i praksis realisert av International Atomic Time (TAI) med en nøyaktighet på omtrent 1 del i 10 14 .

Jordens rotasjonshastighet

Jordens rotasjonshastighet må integreres for å oppnå tid, som er Jordens vinkelposisjon (spesielt orienteringen til meridianen til Greenwich i forhold til den fiktive middel solen ). Integrering av +1.7 ms / d / cy og sentrering av den resulterende parabolen i år 1820 gir (til en første tilnærming) 32 × (år - 1820/100)2
- 20 sekunder for Δ T . Utjevnede historiske målinger av Δ T ved bruk av totale solformørkelser er omtrent +17190 s i året −500 (501  f.Kr. ), +10580 s i 0 (1 f.Kr.), +5710 s i 500, +1570 s i 1000 og +200 s i 1500. etter oppfinnelsen av teleskopet, ble målinger utført ved observasjon Okkultasjon av stjerner ved Moon , noe som tillot utledning av flere tett inntil hverandre og mer nøyaktige verdier for Δ T . Δ T fortsatte å synke til den nådde et platå på +11 ± 6 s mellom 1680 og 1866. I omtrent tre tiår rett før 1902 var den negativ og nådde -6,64 s. Så økte den til +63,83 s i januar 2000 og +68,97 s i januar 2018 og +69,361 s i januar 2020, til og med en liten nedgang fra 69,358 s i juli 2019 til 69,338 s i september og oktober 2019 og en ny økning i november og desember 2019. Dette vil kreve at et stadig større antall sprangsekunder legges til UTC så lenge UTC sporer UT1 med justeringer på ett sekund. (SI-sekundet som nå ble brukt for UTC, da det ble vedtatt, var allerede litt kortere enn den nåværende verdien av det andre av gjennomsnittlig soltid.) Fysisk sett er meridianen til Greenwich i Universal Time nesten alltid øst for meridianen i Terrestrisk tid, både i fortiden og i fremtiden. +17190 s eller omtrent 4+3 ⁄ 4  timer tilsvarer 71,625 ° Ø. Dette betyr atjordens raskere rotasjoni år −500 (501  f.Kr. ) ville føre til at en total solformørkelse skulle oppstå 71,625 ° øst for stedet beregnet ved hjelp av den ensartede TT.

Verdier før 1955

Alle verdier av Δ T før 1955 er avhengig av observasjoner av månen, enten via solformørkelser eller Okkultasjon. Vinkelmomentet mistet av Jorden på grunn av friksjon indusert av Månens tidevannseffekt overføres til Månen, og øker dets vinkelmoment, noe som betyr at dens momentarm (omtrent dens avstand fra Jorden, dvs. nøyaktig den semi-store aksen til Månens bane) økes (foreløpig ca +3,8 cm / år), som via Keplers lover om planetbevegelse får månen til å dreie seg rundt jorden i en lavere tempo. De siterte verdiene av Δ T antar at måneakselerasjonen (faktisk en retardasjon, det vil si en negativ akselerasjon) på grunn av denne effekten erd n/dt= −26 ″ / cy 2 , hvor n er den gjennomsnittlige sidereal vinkelbevegelsen til Månen. Dette er nær det beste estimatet ford n/dtfra og med 2002 på −25,858 ± 0,003 ″ / cy 2 , så Δ T trenger ikke å beregnes på nytt gitt usikkerhet og utjevning som gjelder de nåværende verdiene. I dag er UT den observerte orienteringen av jorden i forhold til en treghetsreferanseramme dannet av ekstra-galaktiske radiokilder, modifisert av et vedtatt forhold mellom siderisk tid og soltid. Måling av flere observatorier er koordinert av International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS).

Geologiske bevis

Tidevannets retardasjonshastigheter har variert gjennom historien til Earth-Moon-systemet. Analyse av lagdeling i fossile bløtdyrskjell fra 70 millioner år siden, i sen krittperiode , viser at det var 372 dager i året, og dermed at dagen var omtrent 23,5 timer lang da. Basert på geologiske studier av tidevannsrytmitter , var dagen 21,9 ± 0,4 timer lang for 620 millioner år siden, og det var 13,1 ± 0,1 synodiske måneder / år og 400 ± 7 soldager / år. Den gjennomsnittlige lavkonjunkturen på Månen mellom da og nå har vært 2,17 ± 0,31 cm / år, som er omtrent halvparten av dagens hastighet. Den nåværende høye frekvensen kan skyldes nær resonans mellom naturlige havfrekvenser og tidevannsfrekvenser.

Merknader

Referanser

Eksterne linker