Tiempo de la tierra

El tiempo terrestre ( TT ) es un ideal de escala de tiempo establecido a partir del Tiempo Atómico Internacional (TAI). Fue definido por la Unión Astronómica Internacional .

Histórico

La Unión Astronómica Internacional (IAU) adoptó una definición de un estándar de tiempo de la Tierra en 1976 en su Decimosexta Asamblea General y más tarde se denominó " Tiempo Dinámico de la Tierra " (TDT). Fue durante el tiempo dinámico baricéntrico (TDB), que era un tiempo estándar para las efemérides del sistema solar, que se basaba en una escala de tiempo dinámica ( pulg ) . Estos dos estándares de tiempo resultaron estar definidos de manera imperfecta. También se expresaron dudas sobre el significado del término "dinámico" en el nombre TDT .

En 1991, en su cuarta recomendación, la AUI redefinió la TDT, rebautizándola también como “tiempo de la tierra”. El TT se definió formalmente en términos de geocéntrico coordinado en el tiempo (in) (TCG), definido por la IAU en la misma ocasión. El TT se ha definido como una escala lineal del TCG, por lo que la unidad de TT es el segundo Sistema Internacional en el geoide (la superficie de la tierra al nivel medio del mar). Por tanto, la relación exacta entre el tiempo TT y el tiempo TCG queda por determinar por experiencia. La determinación experimental del potencial gravitacional en la superficie del geoide es una tarea Geodesia física (en) .

En 2000, la UAI cambió la definición de TT muy levemente al adoptar un valor exacto para la relación entre el tiempo TT y el tiempo TCG, como 1 - 6,969 290 134 × 10 −10 . Medido en la superficie del geoide, la tasa de TCG es muy ligeramente más rápida que la de TT, ver más abajo, Relaciones relativistas .

Definición

El tiempo de la Tierra difiere del tiempo de coordenadas geocéntrico (in) (TCG) en una tasa constante. Formalmente, se define por la ecuación

TT=(1-Lgramo)×TVSGRAMO + mi{\ Displaystyle TT = {\ bigl (} 1-L_ {g} {\ bigr)} \ times TCG \ + \ E} ${\ Displaystyle TT = {\ bigl (} 1-L_ {g} {\ bigr)} \ times TCG \ + \ E}$

donde TT y TCG son recuentos lineales en segundos de tiempo terrestre y coordenadas de tiempo geocéntricas respectivamente, es la diferencia constante entre las tasas de las dos escalas de tiempo y es una constante para resolver las épocas (ver más abajo). se define exactamente igual a 6,969 290 134 × 10 −10 . ${\ Displaystyle L_ {g}}$ $mi$ ${\ Displaystyle L_ {g}}$

La ecuación que relaciona el tiempo terrestre y el tiempo de coordenadas geocéntricas se presenta más comúnmente en la forma

TT=TVSGRAMO-Lgramo×(DJTVSGRAMO-2443144.5003725)×86400{\ displaystyle TT = TCG-L_ {g} \ times {\ bigl (} DJ_ {TCG} -2443144.5003725 {\ bigr)} \ times 86400} ${\ displaystyle TT = TCG-L_ {g} \ times {\ bigl (} DJ_ {TCG} -2443144.5003725 {\ bigr)} \ times 86400}$

donde es la hora del TCG expresada como una fecha juliana (DJ) . Es simplemente una transformación del número bruto de segundos representado por la variable TCG, por lo que esta forma de la ecuación es innecesariamente compleja. El uso de una fecha juliana especifica la época completa. La ecuación anterior a menudo se da con la fecha juliana 2,443,144.5 para el tiempo, pero esto es incorrecto (aunque relativamente benigno, debido al pequeño valor del multiplicador ). El valor 2,443,144,500 372 5 es exactamente como se define. ${\ displaystyle DJ_ {TCG}}$ ${\ Displaystyle L_ {g}}$

Las coordenadas temporales en las escalas TT y TCG se especifican de manera convencional utilizando medios tradicionales de especificar días, transferidos de estándares temporales no uniformes basados en la rotación de la Tierra. Específicamente, se utilizan calendarios tanto julianos como gregorianos . Para asegurar la continuidad con su predecesor, el tiempo de efemérides (TE), el tiempo terrestre y el tiempo de coordenadas geocéntricas se han establecido para que coincidan con el tiempo de efemérides alrededor de la fecha juliana 2,443,144.5 (1977-01-01T00Z). Más precisamente, se ha definido que el instante TT 1977-01-01T00: 00: 32.184 con exactitud y el instante TCG 1977-01-01T00: 00: 32.184 se corresponden exactamente con el instante 1977-01-01T00: 00: 00.000 de internacional tiempo atómico (TAI). Este es también el momento en que el TAI introdujo correcciones para la dilatación temporal del origen gravitacional (in) .

El tiempo terrestre y el tiempo de coordenadas geocéntricas expresados en fechas julianas se pueden relacionar de la manera más precisa y sencilla posible mediante la ecuación

DJTT=miDJ+(DJTVSGRAMO-miDJ)×(1-Lgramo){\ Displaystyle DJ_ {TT} = E_ {D} J + {\ bigl (} DJ_ {TCG} -E_ {DJ} {\ bigr)} \ times {\ bigl (} 1-L_ {g} {\ bigr) }} ${\ Displaystyle DJ_ {TT} = E_ {D} J + {\ bigl (} DJ_ {TCG} -E_ {DJ} {\ bigr)} \ times {\ bigl (} 1-L_ {g} {\ bigr) }}$

donde es exactamente 2443144,500 372 5. ${\ displaystyle E_ {DJ}}$

Producción

El tiempo terrestre es un ideal teórico, que no depende de una realización particular. Por razones prácticas, el tiempo terrestre debe calcularse mediante relojes reales del sistema terrestre.

La principal realización de la hora terrestre la proporciona el tiempo atómico internacional (TAI). El servicio TAI, que ha estado en funcionamiento desde 1958, intenta igualar el ritmo del tiempo adecuado en el geoide, utilizando un conjunto de relojes atómicos distribuidos sobre la superficie y en el espacio orbital inferior de la Tierra. TAI se define canónicamente de forma retrospectiva, en boletines mensuales, en función de las lecturas que mostraban grupos particulares de relojes atómicos en ese momento. Las instituciones que operan los relojes participantes también proporcionan estimaciones de la hora atómica internacional en tiempo real. Debido a la diferencia histórica entre el TAI y el tiempo de efemérides cuando se introdujo el tiempo terrestre, la realización usando TAI de TT se define como:

TT(TAI)=TAI+32,184s{\ displaystyle TT (TAI) = TAI + 32.184s} ${\ displaystyle TT (TAI) = TAI + 32.184s}$

Dado que el TAI nunca se revisa una vez publicado, es posible que los errores se introduzcan y no se corrijan. Por lo tanto, es posible producir una mejor comprensión del tiempo terrestre basado en un nuevo análisis de los datos históricos de TAI. La Oficina Internacional de Pesas y Medidas ha hecho esto aproximadamente una vez al año desde 1992. Estas realizaciones de la hora terrestre se denominan “TT (BIPM08)”, y los números indican el año de publicación. Se publican como una tabla de diferencias de TT (TAI)

Las comunidades internacionales de cronometría de precisión, astronomía y radiodifusión han considerado la creación de una nueva escala de tiempo de precisión basada en la observación de una serie de púlsares rotativos . Esta nueva escala de tiempo basada en púlsares servirá como un medio independiente para calcular el tiempo terrestre y podría ser potencialmente útil para identificar fallas TAI.

Aproximaciones

A veces, los tiempos descritos utilizando el tiempo terrestre deben tratarse en situaciones en las que las propiedades teóricas detalladas de TT no son significativas. Cuando la precisión en milisegundos es suficiente (o más que suficiente), el TT se puede resumir de la siguiente manera:

Para una precisión de milisegundos, el TT fluye en paralelo con la escala de tiempo atómico ( International Atomic Time , TAI) que mantiene el BIPM . TT está por delante de TAI y se puede aproximar mediante TT ≅ TAI + 32,184 segundos. El retraso de 32,184 s tiene un origen histórico.
El tiempo de la Tierra también fluye en paralelo con la escala de tiempo del GPS , que tiene una diferencia constante del tiempo atómico (TAI - tiempo de GPS = +19 segundos) de modo que TT ≅ tiempo de GPS + 51.184 segundos.
El tiempo terrestre es de hecho una continuación del antiguo tiempo de efemérides (TE), aunque más precisamente uniforme. Fue diseñado para brindar continuidad con el TE y opera a la velocidad del Segundo Sistema Internacional, que a su vez se derivó de una calibración utilizando el Segundo Tiempo de Efemérides.
El tiempo de la Tierra está un poco por delante de UT1 (una medida refinada del tiempo solar medio en Greenwich) en una cantidad conocida como ΔT = TT - UT1. ΔT se midió a +67,6439 segundos (TT está por delante de UT1) a las 0 h UTC el1 st 01 2015y por cálculo retrospectivo, ΔT se acercó a cero alrededor del año 1900. La diferencia ΔT, aunque es difícil de predecir en detalle, debería seguir aumentando; UT1 aumentando cada vez más (pero irregularmente) su retraso respecto al tiempo terrestre en el futuro.

Relaciones relativistas

Los observadores ubicados en diferentes lugares, en movimiento relativo o en diferentes altitudes, pueden estar en desacuerdo sobre la velocidad de sus respectivos relojes, debido a los efectos descritos por la teoría de la relatividad . Como resultado, el tiempo terrestre (incluso como un ideal teórico) no corresponde al tiempo correcto para todos los observadores.

En términos relativistas, la hora terrestre se describe como la hora adecuada de un reloj ubicado en el geoide (esencialmente el nivel medio del mar ). Sin embargo, el tiempo de la Tierra ahora se define efectivamente como una escala de tiempo coordinada. La redefinición no cambió cuantitativamente el tiempo terrestre, sino que hizo más precisa la definición existente. De hecho, definió el geoide (nivel medio del mar) como un nivel particular de dilatación del tiempo gravitacional en relación con un observador ficticio ubicado a una altitud infinitamente alta.

La definición actual de tiempo terrestre es una actualización de la escala lineal del tiempo de coordenadas geocéntrico (in) (TCG), que es el tiempo adecuado de un observador ficticio que está lejos (por lo tanto, no se ve afectado por la dilatación del tiempo gravitacional) y en reposo en relación con la Tierra. Hasta ahora, TCG se utiliza principalmente con fines teóricos en astronomía. Desde el punto de vista de un observador en la superficie de la Tierra, el segundo del TCG pasa en un poco menos de tiempo que el segundo del Sistema Internacional de Observadores. La comparación del reloj del observador con la hora terrestre depende de la altitud del observador: se corresponderán con el geoide, y los relojes ubicados a mayor altitud corren un poco más rápido.

Notas y referencias

(fr) Este artículo está tomado parcial o totalmente del artículo de Wikipedia en inglés titulado " Terrestrial Time " ( ver la lista de autores ) .

Notas

En 1991, cuando se definió por primera vez el tiempo terrestre, tuvo que ser determinado por la experiencia, y la mejor estimación disponible fue 6.969 291 × 10 −10 ${\ Displaystyle L_ {g}}$
La escala de tiempo atómico A1 (un predecesor de TAI) se establece igual a UT2 en su fecha de inicio convencional de 1 st de enero de 1958, cuando DT (en) (TE-TU) fue de aproximadamente 32 segundos. El desplazamiento de 32,184 segundos fue la estimación de 1976 de la diferencia entre el tiempo de efemérides (ET) y el tiempo atómico internacional (TAI), "para asegurar la continuidad con los valores actuales y la práctica en el uso del tiempo de efemérides . Efemérides"

Referencias

(en) " Recomendación [[: Plantilla: Rn]] de la [[: Plantilla: Rn]] Asamblea General "
(en) " Resolución B1.9 de la XXIV Asamblea General de la UAI " ,2000
(in) " FTP Server Department BIPM Time " en www.bipm.org
(en) Gérard Petit , "Escalas de tiempo atómico y púlsares" , en Nicole Captain, Actas de los días de 2013 "Sistemas de referencia espaciotemporal": Desarrollos científicos de sistemas de referencia de espacio-tiempo de alta precisión , Observatoire de Paris, 16-18 de septiembre, 2013 ( ISBN 978-2-901057-69-7 , leer en línea ) , pág. 120-123
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(en) Steve Allen, " Escalas de tiempo " , Observatorio Lick
(en) PK Seidelmann, Suplemento explicativo del Almanaque astronómico ,1992( leer en línea ) , pág. 42
Resolución 9 de la XI Conferencia General sobre Pesas y Medidas, 1960, página 54
Archivo de datos del Observatorio Naval de EE. UU. (USNO) en línea en ftp://maia.usno.navy.mil/ser7/deltat.data (consultado el 27 de octubre de 2015)
Por ejemplo, la Comisión 4 de la UAI (Efemérides), Recomendaciones a la Asamblea General de la UAI 1976, Notas sobre la Recomendación 5, nota 1, y otras fuentes indican la escala de tiempo para las efemérides geocéntricas aparentes como el momento adecuado.
(in) B Guinot, " ¿Es el tiempo coordinado del tiempo atómico internacional el tiempo adecuado? ” , Mecánica celeste , vol. 38,1986, p. 155-161 ( leer en línea )
IAU General Assembly 1991, Resolución A4, Recomendaciones III y IV, define la coordenada de tiempo baricéntrica y la coordenada de tiempo geocéntrica como escalas de tiempo de coordenadas, y el tiempo terrestre como una escala de tiempo de coordenadas geocéntrica lineal, por lo tanto también un tiempo coordinado.