Barycentryczny czas dynamiczny — Barycentric Dynamical Time
Barycentryczne Dynamiczne Czas ( TDB , z francuskiego Temps Dynamique Barycentrique ) jest relatywistyczna koordynować czas skali, przeznaczone do użytku astronomicznej jako wzorca czasu uwzględnienia dylatacji czasu podczas obliczania orbit i astronomiczne efemeryd z planety , asteroidy , komety i międzyplanetarny statek kosmiczny w Układ słoneczny . TDB jest obecnie (od 2006) definiowany jako liniowe skalowanie czasu współrzędnych barycentrycznych (TCB). Cechą, która odróżnia TDB od TCB, jest to, że TDB, obserwowana z powierzchni Ziemi, różni się od czasu ziemskiego (TT) tak małą, jak to praktycznie można ustalić ze spójną definicją: różnice są głównie okresowe i ogólnie pozostają na mniej niż 2 milisekundy przez kilka tysiącleci.
TDB odnosi się do barycentrycznego układu odniesienia Układu Słonecznego i został po raz pierwszy zdefiniowany w 1976 jako następca (nierelatywistycznego) poprzedniego standardu czasu efemeryd (przyjętego przez IAU w 1952 i zastąpionego 1976). W 2006 r., po historii wielu definicji skal czasowych i deprecjacji od lat 70., IAU zatwierdziła redefinicję TDB. Redefinicja bazy danych TDB z 2006 r. jako standardu międzynarodowego wyraźnie potwierdziła, że od dawna ustalony argument czasu efemeryd JPL T eph , zaimplementowany w JPL Development Ephemeris DE405 , „jest ze względów praktycznych taki sam jak TDB zdefiniowany w niniejszej rezolucji” (do 2006 r., efemerydy DE405 były używane już od kilku lat jako oficjalna podstawa efemeryd planetarnych i księżycowych w Astronomical Almanac ; była podstawą wydań od 2003 do 2014; w wydaniu 2015 została zastąpiona przez DE430).
Definicja
Rezolucja IAU 3 z 2006 r. definiuje TDB jako liniową transformację TCB . TCB odbiega zarówno od TDB, jak i TT. TCB postępuje szybciej w tempie różnicowym około 0,5 sekundy/rok, podczas gdy TDB i TT pozostają zbliżone. Od początku 2011 r. różnica między TDB a TCB wynosi około 16,6 sekundy.
- TDB = TCB − L B × (JD TCB − T 0 )×86400 + TDB 0
gdzie L B = 1,550519768 × 10 -8 , TDB 0 = -6,55 × 10 -5 s, T 0 = 2443144,5003725, a JD TCB jest datą juliańską TCB (czyli ilością, która była równa T 0 1 stycznia 1977 r. 00:00:00 TAI w geocentrum i zwiększa się o jeden co 86400 sekund TCB).
Historia
Od XVII wieku do końca XIX wieku efemerydy planet były obliczane przy użyciu skal czasowych opartych na obrocie Ziemi: zwykle średni czas słoneczny jednego z głównych obserwatoriów, takich jak Paryż czy Greenwich. Po 1884 r. średni czas słoneczny w Greenwich stał się standardem, nazwanym później czasem uniwersalnym (UT). Jednak pod koniec XIX i na początku XX wieku, wraz z rosnącą precyzją pomiarów astronomicznych, zaczęto podejrzewać i ostatecznie ustalono, że obrót Ziemi (tj. długość dnia) wykazywał nieregularności w krótkich skalach czasowych, i zwalniał w dłuższych skalach czasowych. W konsekwencji czas efemerydalny został opracowany jako standard wolny od nieregularności obrotu Ziemi, definiując czas „jako niezależną zmienną równań mechaniki nieba” i początkowo mierzono go astronomicznie, opierając się na istniejących teoriach grawitacyjnych ruchy Ziemi wokół Słońca i Księżyca wokół Ziemi.
Po wynalezieniu cezowego zegara atomowego , od końca lat 50. takie zegary były coraz częściej używane jako wtórne realizacje czasu efemerycznego (ET) . Te drugorzędne realizacje zostały ulepszone w stosunku do oryginalnego standardu ET przez ulepszoną jednorodność zegarów atomowych i (np. pod koniec lat 60.) były używane do dostarczania czasu standardowego do obliczeń efemeryd planetarnych i astrodynamiki.
Jednak SzT w zasadzie nie uwzględniał jeszcze teorii względności. Rozmiar okresowej części zmian spowodowanych dylatacją czasu między ziemskimi zegarami atomowymi a czasem współrzędnych barycentrycznego układu odniesienia Układu Słonecznego oszacowano na mniej niż 2 milisekundy, ale pomimo tego niewielkiego rozmiaru, we wczesnych latach 70. uznano, że standardy czasowe powinny być dostosowane do zastosowań, w których nie można już lekceważyć różnic wynikających z relatywistycznej dylatacji czasu.
W 1976 r. zdefiniowano dwie nowe skale czasowe, które zastąpiły ET (w efemerydach z 1984 r. i później), aby uwzględnić teorię względności. Bezpośrednim następcą ET do pomiaru czasu na podstawie geocentrycznej był Terrestrial Dynamical Time (TDT). Nową skalą czasu, która zastąpi ET dla efemeryd planetarnych, miał być Barycentryczny Czas Dynamiczny (TDB). TDB miał tykać jednostajnie w układzie odniesienia zbiegającym się z barycentrum Układu Słonecznego. (Jak w przypadku każdej współrzędnej czasu , odpowiedni zegar, aby zbiegać się w tempie, musiałby nie tylko znajdować się w spoczynku w tym układzie odniesienia, ale także (nieosiągalny hipotetyczny warunek) znajdować się poza wszystkimi odpowiednimi studniami grawitacyjnymi .) Ponadto, TDB miało (jak zaobserwowano/oceniono na powierzchni Ziemi) w perspektywie długoterminowej średniej, takie samo tempo jak TDT (obecnie TT ). TDT i TDB zostały zdefiniowane w serii rezolucji na tym samym spotkaniu Międzynarodowej Unii Astronomicznej w 1976 roku .
Ostatecznie zdano sobie sprawę, że TDB nie była dobrze zdefiniowana, ponieważ nie towarzyszyła jej ogólna metryka relatywistyczna i ponieważ nie określono dokładnego związku między TDB a TDT. (Później krytykowano go również za to, że nie był fizycznie możliwy w ścisłej zgodności z pierwotną definicją: między innymi definicja z 1976 r. wykluczyła niezbędne niewielkie przesunięcie dla początkowej epoki 1977 r.) Po docenieniu trudności, w 1991 r. IAU udoskonaliła oficjalne definicje skal czasu poprzez tworzenie dodatkowych nowych skal czasu: Barycentric Coordinate Time (TCB) i Geocentric Coordinate Time (TCG). TCB został pomyślany jako zamiennik TDB, a TCG był jego odpowiednikiem do użytku w przestrzeni bliskiej Ziemi. TDT został również przemianowany na Terrestrial Time (TT), z powodu wątpliwości co do słuszności słowa „dynamiczny” w tym kontekście.
W 2006 r. TDB została przedefiniowana przez rezolucję nr 3 IAU 2006; „nowa” baza TDB została wyraźnie uznana za równoważną ze względów praktycznych z argumentem czasu efemeryd JPL T eph ; różnica między TDB według standardu 2006 a TT (oba obserwowane z powierzchni Ziemi) pozostaje poniżej 2 ms przez kilka tysiącleci wokół obecnej epoki.
Korzystanie z TDB
TDB jest następcą Czasu Efemerydy (ET), w którym ET może być postrzegany (w granicach mniejszej dokładności i precyzji osiągalnej w jego czasie) jako przybliżenie do TDB, jak również do Czasu Ziemskiego (TT) (patrz Efemerydy czas § Realizacje ). TDB w postaci bardzo podobnej i praktycznie równoważnej skali czasu T eph nadal jest używana dla ważnych efemeryd planetarnych i księżycowych DE405 z Laboratorium Napędów Odrzutowych .
Przedstawiono argumenty przemawiające za dalszym praktycznym stosowaniem TDB zamiast TCB w oparciu o bardzo mały rozmiar różnicy między TDB i TT, nieprzekraczający 0,002 sekundy, co można pominąć w wielu zastosowaniach. Argumentowano, że niewielka różnica powoduje mniejsze ryzyko uszkodzenia, jeśli TDB zostanie kiedykolwiek pomylone z TT, w porównaniu z możliwymi uszkodzeniami wynikającymi z pomylenia TCB i TT, które mają względny dryf liniowy około 0,5 sekundy na rok ( na początku 1977 r. różnica ta była bliska zeru, a do 2009 r. wynosiła już ponad kwadrans i wzrastała).
Bibliografia
Linki zewnętrzne