Дельта T

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
(перенаправлено с «ΔT»)
Перейти к навигацииПерейти к поиску
Не следует путать сразностью температур ∆T.

ΔT (дельта T,Delta T,delta-T,deltaT, илиDT) — разница междуземным временем (TT) ивсемирным временем (UT), то есть разница между идеальным равномерно текущим временем, определенным поатомным часам, и «астрономическим временем», определённым повращению Земли вокруг своей оси.

Содержание

Тонкости определения

[править |править код]
Информация должна бытьпроверяема, иначе она может быть удалена. Вы можетеотредактировать статью, добавив ссылки наавторитетные источники в видесносок.(20 мая 2023)

В литературе, выпущенной в разное время, могут встречаться немного отличающиеся определенияΔT (в зависимости от того, какая шкала равномерного времени была рекомендована для использования в астрономических расчетах в тот или иной период):

  • ΔT=ETUT (до 1984 года)
  • ΔT=TDTUT (с 1984 по 2001 годы)
  • ΔT=TTUT(с 2001 года по настоящее время).

Кроме того, под «Всемирным временем» может подразумеваться одна из его версий (UT0, UT1 и т. д.). Поэтому в специализированной литературе принято указывать, что имеется в виду подΔT, например «TDT — UT1», что означает «Динамическое земное время минус Всемирное время версии UT1».

Несмотря на некоторые изменения в определении, физический смысл ΔT не меняется — это разница между идеальным равномерно текущим временем и «временем», определённым по вращению Земли (которое замедляется, причём неравномерно).

О неравномерности вращения Земли вокруг своей оси

[править |править код]

Всемирное время (UT) является шкалой времени, основанной насуточном вращении Земли, которое не вполне равномерно на относительно коротких интервалах времени (от дней до столетий), и поэтому любые измерения времени, основанные на такой шкале, не могут иметь точность лучше чем 10−8. Однако основной эффект проявляется на больших временах: на масштабах столетийприливное трение постепенно замедляет скорость вращения Земли примерно на 2,3мс/сутки/век. Однако есть и другие причины, изменяющие скорость вращения Земли. Самой важной из них являются последствия таяния материковоголедникового щита в концепоследнего ледникового периода. Это привело к уменьшению мощной нагрузки на земную кору и послеледниковой релаксации, сопровождающейсяраспрямлением и поднятием коры в приполярных областях — процесс, который продолжается и сейчас и будет продолжаться пока не будет достигнутоизостатическое равновесие. Этот эффект послеледниковой релаксации приводит к перемещению масс ближе к оси вращения Земли, что заставляет её вращаться быстрее (законсохранения углового момента). Полученное из этой модели ускорение составляет около −0,6 мс/сутки/век.Таким образом, полноеускорение (на самом деле замедление) вращения Земли, или изменение длинысредних солнечных суток составляет +1,7 мс/сутки/век. Эта величина хорошо соответствует среднему темпу замедления вращения Земли за последние 27 столетий[1].

Земное время (TT) является теоретически равномерной временной шкалой, определенной так, чтобы сохранить непрерывность с предшествующей равномерной шкалойэфемеридного времени (ET). ET основана на независимой от вращения Землифизической величине, предложенной (и принятой к применению) в 1948—1952 годах[2] с намерением получить настолько однородную и не зависящую от гравитационных эффектов временную шкалу, насколько это возможно было в то время. Определение ET опиралось насолнечные таблицы Ньюкома, интерпретированные новым образом, чтобы учесть определенные расхождения в наблюдениях[3].

Таблицы Ньюкома служили основой для всех астрономических солнечных эфемерид с 1900 по 1983 год. Изначально они были выражены (и в таком виде опубликованы) в терминахсреднего времени по Гринвичу исредних солнечных суток[4]. однако позднее, в особенности в отношении периода с 1960 по 1983 год, они трактовались как выраженные в рамках ET[5], в соответствии с принятым в 1948—1952 годах предложением о переходе к ET. В свою очередь ET могло теперь рассматриваться в свете новых результатов[6] как шкала времени, максимально близкая к среднему солнечному времени на интервале 1750 и 1890 годы (с серединой около 1820 года), поскольку именно в этом интервале проводились наблюдения, на основании которых были составлены таблицы Ньюкома. Хотя шкала TT является строго однородной (основана на единицесекундыСИ, и каждая секунда строго равна каждой другой секунде), на практике она реализуется какМеждународное атомное время (TAI) с точностью около 10−14.

Определение дельта Т из наблюдений

[править |править код]

Время, определяемое положением Земли (точнее, ориентациейГринвичского меридиана относительно фиктивногосреднего Солнца), является интегралом от скорости вращения. При интегрировании с учётом изменения длины суток на +1,7 мс/сутки/век и выборе начальной точки в 1820 году (примерная середина интервала наблюдений, использованныхНьюкомом для определения длины суток), для ΔT получается в первом приближениипарабола 31×((Год − 1820)/100)² в секунд. Сглаженные данные, полученные на основе анализа исторических данных о наблюдениях полныхсолнечных затмений дают значения ΔT около +16800 с в −500 году, +10600 с в 0, +5700 с в 500, +1600 с в 1000 и +180 с в 1500 годах.

Для времени после изобретениятелескопа ΔT определяются из наблюденийпокрытий звездЛуной, что позволяет получить более точные и более частые значения величины. Поправка ΔT продолжала уменьшаться после XVI века, пока не достигла плато +11±6 с между 1680 и 1866 года. В течение трех десятилетий до 1902 она оставалась отрицательной с минимумом −6,64 с, затем начала увеличиваться до +63,83 с в 2000 году.

В будущем ΔT будет увеличиваться с нарастающей скоростью (квадратично). Это потребует добавления все большего числасекунд координации кВсемирному координированному времени (UTC), поскольку UTC должно поддерживаться с точностью в одну секунду относительно равномерной шкалы UT1. (СекундаСИ, используемая сейчас для UTC, уже в момент принятия была немного короче, чем текущее значение секунды среднего солнечного времени.[7])

Физически нулевой меридиан дляУниверсального времени оказывается почти всегда восточнее меридианаземного времени как в прошлом, так и в будущем. +16800 с или 4⅔ часа соответствуют 70° в.д. Это означает, что в −500 году вследствие более быстрого вращения Земли солнечное затмение происходило на 70° восточнее положения, которое следует из расчетов с использованием равномерного времени TT.

Все значения ΔT до 1955 года зависят от наблюдений Луны, связанных либо сзатмениями, либо спокрытиями. Сохранение углового момента в Системе Земля-Луна требует, чтобы угловой момент Земли вследствие приливного трения передавался Луне, увеличивая её угловой момент, что означает, что её расстояние до Земли должно увеличиваться, что, в свою очередь, вследствиетретьего закона Кеплера приводит к замедлению обращения Луны вокруг Земли. Приведенные выше значения ΔT предполагают, что ускорение Луны, связанное с этим эффектом составляет величину dn/dt = −26"/век², гдеn — средняя угловая сидерическая скорость Луны.Это близко к лучшим экспериментальным оценкам для dn/dt, полученным в 2002 году: −25,858±0,003"/век²[8], и поэтому оценки ΔT, полученные ранее исходя из значения −26"/век², принимая во внимание неопределенности и эффекты сглаживания в экспериментальных наблюдениях, можно не пересчитывать. В наше время UT определяется по измерению ориентации Земли по отношению к инерциальной системе отсчета, связанной с внегалактическими радиоисточниками, с поправкой на принятое соотношение междусидерическим и солнечным временем. Эти измерения, проводимые в нескольких обсерваториях, координируютсяМеждународной службой вращения Земли (IERS).

Величины дельта Т

[править |править код]
ΔT на протяжении 1657—1984 гг.[9]

Для 1900—1995 годов значения приведены согласно «Астрономия на персональном компьютере», четвёртое издание, 2002 год, Монтенбрук О., Пфеглер Т., для 2000 года — из английской Вики.

Годдельта Т, с
1900-2,72
19053,86
191010,46
191517,20
192021,16
192523,62
193024,02
193523,93
194024,33
194526,77
195029,15
195531,07
196033,15
196535,73
197040,18
197545,48
198050,54
198554,34
199056,86
199560,82
200063,83
200564,69
201066,07

Вычисление дельта Т

[править |править код]

Приближенная формула для вычисления дельта Т

[править |править код]

С 1972 года по наше время ΔT можно рассчитать зная количество секунд координации по формуле:

ΔT32,184+10+N,{\displaystyle \Delta T\simeq 32{,}184+10+N,}

где
32,184 секунд — разница междуTT иTAI,
10 секунд — разница междуTAI иUTC на начало 1972 года,
N — количество введенных с 1972 годасекунд координации.

Формула дает погрешность не более 0,9 секунд. Например, на начало 1995 года было введено 19 секунд координации и формула дает ΔT=61,184 секунд, что лишь на 0,364 секунды превышает табличное значение.

Точная формула для вычисления дельта Т

[править |править код]

Из бюллетеня А (Bulletin — A) Службы вращения землиIERS можно узнать разность между TAI и UTC (зависит от количества секунд координации, величина меняется редко) и между UT1 и UTC (величина постоянно меняется, в бюллетене даётся на полночь ежесуточно), тогда дельта Т можно вычислить точно по формуле:

ΔT=32.184s+(TAIUTC)(UT1UTC).{\displaystyle \Delta T=32.184s+(TAI-UTC)-(UT1-UTC).}

Приблизительная формула вычисления дельта Т на будущее

[править |править код]

Рассчитать дельта Т на будущее можно только приблизительно, ввиду того, что изменение вращения Земли недостаточно изучено. Тем не менее для расчёта, например, пути прохождения тени от солнечного затмения или времени покрытия звёзд Луной делать хотя бы приблизительный расчёт необходимо.Фред Эспеньяк[англ.] при расчёте солнечных затмений на период 2005—2050 годов пользовался формулой[10]

ΔT=62,92+0,32217(y2000)+0,005589(y2000)2,{\displaystyle \Delta T=62,92+0,32217\cdot \left(y-2000\right)+0,005589\cdot \left(y-2000\right)^{2},}

где y — год, для которого определяется дельта Т.

См. также

[править |править код]

Приливное ускорение

Примечания

[править |править код]
  1. McCarthy & Seidelmann 2009, 88-89
  2. Explanatory Supplement to the Astronomical Ephemeris and the American Ephemeris and Nautical Almanac, Nautical Almanac Offices of UK and USA (1961), at pp.9 and 71.
  3. См. предложение Г. М. Клеменса в его статьеG. M. Clemence «On the System of Astronomical ConstantsАрхивная копия от 18 января 2015 наWayback Machine»,Astronomical Journal v.53 (1948), #1170, 169—179; а такжеG. M. Clemence, «The Concept of Ephemeris TimeАрхивная копия от 28 сентября 2018 наWayback Machine»,Journal for the History of Astronomy v.2 (1971), 73-79 (рассказывает об истории принятия предложения эфемеридного времени).
  4. См.Newcomb’sTables of the Sun (Washington, 1895), Введение и Раздел I. Основания таблиц, c.9 и 20, ссылаются на единицы времени относительно среднего полудня по Гринвичу, по среднему времени по Гринвичу, в единицах средних солнечных суток: и W de Sitter, on p.38 ofBulletin of the Astronomical Institutes of the Netherlands, v4 (1927), pp.21-38, «On the secular accelerations and the fluctuations of the moon, the sun, Mercury and VenusАрхивная копия от 28 сентября 2018 наWayback Machine», где «астрономическое время, задается вращением Земли и используется во всех практических астрономических расчетах», и подчеркивается, что оно «отличается от 'однородного' или 'ньютоновского' времени».
  5. См. с. 612 вExplanatory Supplement to the Astronomical AlmanacАрхивная копия от 2 ноября 2015 наWayback Machine, ed. P K Seidelmann, 1992, где подтверждается использование ET в эфемеридах Альманаха, начиная с 1960 г. издания.
  6. См. F. R. Stephenson (1997), и Stephenson & Morrison (1995), а также другие цитируемые ниже публикации.
  7. :(1)"The Physical Basis of the Leap Second", by D D McCarthy, C Hackman and R A Nelson, Astronomical Journal, vol.136 (2008), 1906—1908: «the SI second is equivalent to an older measure of the second of UT1, which was too small to start with and further, as the duration of the UT1 second increases, the discrepancy widens.»: (2) В конце 1950-х стал использоваться цезиевый стандарт, как для определения текущего значения секунды среднего солнечного времени (9192631830 периодов), так и для определения секунды эфемеридной шкалы (ET) (9192631770 +/-20 периодов), см.«Time Scales», by L. EssenАрхивная копия от 14 декабря 2017 наWayback Machine, in Metrologia, vol.4 (1968), pp.161-165, on p.162. Для стандарта секунды СИ было выбрано значение 9192631770 периодов.
  8. J.Chapront, M.Chapront-Touzé, G.Francou (2002): «A new determination of lunar orbital parameters, precession constant, and tidal acceleration from LLR measurementsАрхивная копия от 15 октября 2015 наWayback Machine» (alsoin PDFАрхивная копия от 1 июня 2013 наWayback Machine).Astronomy & Astrophysics387, 700—709
  9. IERS Rapid Service/Prediction Center (c. 1986).Historic Delta T and LODАрхивная копия от 23 июня 2017 наWayback Machine. Source attributed data to McCarthy and Babcock (1986) . Retrieved December 2009.
  10. Fred Espenak, Jan Meeus:Polynomial Expressions for Delta T (ΔT)Архивная копия от 28 августа 2020 наWayback Machine
  • Stephenson, F. R. & Morrison, L.V. «Long-term fluctuations in the Earth’s rotation: 700 BC to AD 1990».Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Series A351 (1995) 165—202.JSTOR link. Includes evidence that the 'growth' in Delta-T is being modified by an oscillation with a wavelength around 1500 years; if that is true, then during the next few centuries Delta-T values will increase more slowly than is envisaged.

Ссылки

[править |править код]
Источник —https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=Дельта_T&oldid=138322051
Категория:
Скрытые категории: