Эфемерида вторая

Эфемерид второй является историческим показателем одной секунды . В 1960 году он заменил использовавшуюся в то время среднюю солнечную секунду . Определение второго не было , таким образом , больше не восходит к суточному вращению Земли вокруг себя (→ вращения ), но к более равномерному ежегодному движению Земли вокруг Солнца (→ вращения ).

В ходе разработки атомных часов определение секунды было изменено на атомные часы в 1967 году.

история

Первоначально секунда определялась как 1/86400 часть среднего солнечного дня (24 часа по 60 минут по 60 секунд каждый). Этот средний солнечный день длится немного дольше, чем полный оборот Земли вокруг себя, который длится всего около 23 часов 56 минут 4 секунды, что соответствует звездным дням .

Однако в начале 20 века , когда впервые появились достаточно точные часы для независимой проверки вращения Земли, стало ясно, что скорость вращения Земли подвержена незначительным колебаниям и из-за приливного трения , долгосрочное замедление (0,002 с за столетие). Единица времени, полученная из вращения Земли, такая как солнечная секунда, также имеет эти неоднородности и поэтому недостаточно однородна для некоторых технических и научных целей.

Начало

Физические законы и, следовательно, в частности законы движения небесной механики, лежащие в основе времени, по определению полностью регулярны. Поэтому, если кто-то начинает с наблюдаемого положения небесного тела и использует подходящую планетарную теорию для вычисления момента времени, в который предполагается это положение в соответствии с теорией, то моменты времени, определенные таким образом, в основном образуют единую шкалу времени ; Предпосылкой является то, что используемая планетарная теория с достаточной точностью изображает физическую реальность. В конце 19 века уже существовали сложные теории, позволяющие использовать этот метод.

Хотя движения небесных тел не являются строго регулярными из-за их взаимных возмущений, возмущения подчиняются очень точно известным физическим законам и поэтому могут быть рассчитаны почти с любой точностью.

В отличие от этого колебания вращения Земли доступны для расчета лишь частично.

определение

В 1950-х годах в рамках переопределения шкалы времени было введено новое определение секунды, основанное не на вращении , а на орбитальном движении Земли. Согласно С. Ньюкомбу , средняя геометрическая эклиптическая долгота Солнца, наблюдаемого с Земли, равна

{\ displaystyle L = 279 ^ {\ circ} 41'48 {,} 04 '' + 129,602,768 {,} 13 '' \ cdot T + 1 {,} 089 '' \ cdot T ^ {2}}

,

где время, прошедшее с 0 января 1900 года (= 31 декабря 1899 года), 12 ^часовUT соответствует по юлианскому столетию по 36525 дней в каждом. ${\ displaystyle T}$

Эта формула описывает видимое движение Солнца по эклиптике , которое совершает круговое движение по небу один раз в год, т.е. покрывает 360 ° или 1 296 000 угловых секунд ( ). Согласно приведенной выше формуле, средняя длина солнца увеличивается со скоростью ${\ displaystyle ''}$

{\ displaystyle {\ frac {\ mathrm {d} L} {\ mathrm {d} T}} \, = \, 129,602,768 {,} 13 ^ {\ frac {''} {\ mathrm {J век}}} \, + \, 2 \ cdot 1 {,} 089 ^ {\ frac {''} {\ mathrm {век ^ {2}}}} \ cdot T}

.

Обратите внимание, что скорость не является строго постоянной, но немного увеличивается со временем (второй член в приведенной выше формуле). Это связано с тем, что скорость измеряется относительно точки весеннего равноденствия , которая, в свою очередь, движется в результате прецессии и чье движение прецессии в настоящее время немного ускоряется из-за планетных возмущений.

В частности, скорость Солнца в момент времени T = 0 (т.е. 0 января 1900 г., 12 ^ч UT):

{\ displaystyle {\ begin {align} {\ frac {\ mathrm {d} L} {\ mathrm {d} T}} (T = 0) & = {\ frac {129,602,768,13 \, \ mathrm {Arc секунды}} {36 525 \, \ mathrm {days}}} \\\\ & = {\ frac {360 ^ {\ circ}} {31,556 925.9747 \, \ mathrm {эфемеридные секунды}}} \\\\ & = {\ frac { 0,041 \, 068 \, 638 \, 974 \, 4 \, \ mathrm {arc seconds}} {\ mathrm {эфемериды секунды}}} \ end {выровнены}}}

.

Эта связь была первоначально получена путем наблюдения за курсом солнца и взятия за основу солнечных секунд . Теперь он был перевернут и использовался для переопределения второго. Продолжительность секунды следует выбирать так, чтобы указанное выше соотношение, которое ранее было задано только в рамках точности наблюдения, точно выполнялось для новой секунды . Это также дало точную шкалу времени для полной солнечной теории, которая содержала планетные возмущения и другие побочные эффекты, и с помощью которой можно было вывести соответствующий момент времени из наблюдений.

Период времени, в течение которого средняя длина солнца должна охватывать 360 °, также называется тропическим годом . Таким образом, определение было таким:

«Секунда в эфемеридах - это доля 1 / 31,556,925,9747 тропического года 0 января 1900 года в 12 часов эфемеридного времени ».

Обратите внимание , что определение в тропической длине года на относится 0. января 1900 года , но не о том , что длина тропического года на 0 января 1900 года начал . Если вы введете первое уравнение и решите для , вы обнаружите, что Солнцу потребовалось всего 31,556,925,97 21 эфемеридной секунды, чтобы покрыть полные 360 ° в период с 0 января 1900 года по 0 января 1901 года; его скорость за этот период немного увеличилась по сравнению с первоначальным значением. ${\ displaystyle L = 279 ^ {\ circ} 41'48 {,} 04 '' + 360 ^ {\ circ}}$ ${\ displaystyle T}$

Определение эфемерид во- вторых, с другой стороны, относится только к току (в техническом жаргоне: мгновенную ) скорость увеличения длины от января 0, 1900: длина эфемерид второй должен быть выбран так, чтобы скорость в этот момент принимает числовое значение, указанное выше.

Это сопоставимо с утверждением, что в настоящее время транспортное средство движется со скоростью, например, 85 километров в час. Текущая скорость выражается экстраполированным расстоянием, которое транспортное средство могло бы преодолеть, если бы оно постоянно двигалось с этой скоростью. Если скорость меняется, это не является утверждением о том, сколько времени потребуется транспортному средству, чтобы фактически преодолеть расстояние в 85 километров. Для этого необходимо знать все текущие скорости на маршруте.

конец

Вторая эфемерида была ратифицирована в 1960 году Генеральной конференцией мер и весов (CGPM) как единица времени в системе СИ , но была заменена атомной секундой в 1967 году резолюцией 13-й Генеральной ассамблеи CGPM. Их определение было выбрано таким образом, чтобы оно совпадало со второй эфемеридой в пределах точности измерения . Поэтому для практических целей эфемеридная секунда может считаться идентичной атомной секунде.

Даже сегодня день эфемерид все еще иногда используется как астрономическая единица времени. Это означает период в 86400 эфемеридных секунд или атомных секунд.

Смотри тоже

универсальное глобальное время

зыбь

Нельсон, Р.А. и др. : Дополнительная секунда: ее история и возможное будущее , Metrologia , 2001, 38 , 509-529 ( PDF; 381 kB )

Languages