International Atomic Time ( TAI vom französischen Namen temps atomique international [1]) ist ein hochpräziser atomarer Zeitkoordinaten-Standard, der auf dem notorischen Ablauf der richtigen Zeit basiert Das Geoid der Erde. [2] Es ist die hauptsächliche Realisierung der terrestrischen Zeit (mit einem festen Versatz der Epoche). Es ist auch die Basis für die Coordinated Universal Time (UTC), die für die zivile Zeitmessung auf der gesamten Erdoberfläche verwendet wird. Zum 31. Dezember 2016 [update]als eine weitere Schaltsekunde hinzugefügt wurde, [3] liegt der TAI genau 37 Sekunden vor UTC. Die 37 Sekunden ergeben sich aus der anfänglichen Differenz von 10 Sekunden zu Beginn des Jahres 1972 plus 27 Schaltsekunden in UTC seit 1972.
Der TAI kann mit traditionellen Mitteln zur Angabe von Tagen angegeben werden, die von nicht einheitlichen Zeitnormen auf der Grundlage der Erdrotation übernommen wurden. Insbesondere werden sowohl Julian Dates als auch der Gregorianische Kalender verwendet. Das TAI in dieser Form wurde Anfang 1958 mit der Weltzeit synchronisiert, und die beiden haben sich seither aufgrund der sich verändernden Bewegung der Erde voneinander getrennt.
Operation [ edit ]
TAI ist ein gewichteter Durchschnitt der Zeit, die von über 400 Atomuhren [4] in über 50 nationalen Laboratorien weltweit gehalten wird. [5] Die Mehrheit der Uhren sind Cäsium-Uhren; Die Definition des zweiten Einheitssystems (SI) der zweiten basiert auf Cäsium. Die Uhren werden mithilfe von GPS-Signalen und der Zwei- Wege-Satellitenzeit- und -frequenzübertragung verglichen. [7] Aufgrund der Signalmittelung ist TAI um eine Größenordnung stabiler als seine beste konstituierende Uhr.
Die teilnehmenden Institutionen strahlen jeweils in Echtzeit ein Frequenzsignal mit Zeitcodes aus, was ihre Schätzung des TAI darstellt. Zeitcodes werden normalerweise in der Form von UTC veröffentlicht, die sich vom TAI um eine allgemein bekannte Anzahl von Sekunden unterscheidet. Diese Zeitskalen sind in der Form UTC (NPL) in der UTC-Form angegeben, wobei NPL in diesem Fall das National Physical Laboratory, UK identifiziert. Die TAI-Form kann als TAI (NPL) bezeichnet werden. Letzteres ist nicht mit TA (NPL) zu verwechseln, das eine unabhängige atomare Zeitskala bezeichnet, die nicht mit TAI oder irgendetwas anderem synchronisiert ist.
Die Uhren verschiedener Institutionen werden regelmäßig miteinander verglichen. Das Internationale Büro für Maße und Gewichte (BIPM, Frankreich) kombiniert diese Messungen, um retrospektiv den gewichteten Mittelwert zu berechnen, der die stabilste Zeitskala darstellt. [5] Diese kombinierte Zeitskala wird monatlich in "Circular T" veröffentlicht, [7] und ist der kanonische TAI. Diese Zeitskala wird in Form von Differenztabellen UTC - UTC ( k ) (entspricht TAI - TAI ( k )) für jede teilnehmende Institution k ausgedrückt ]. Das gleiche Rundschreiben enthält auch Tabellen von TAI - TA ( k ) für die verschiedenen unsynchronisierten atomaren Zeitskalen.
Fehler in der Veröffentlichung können durch Ausgabe des überarbeiteten Rundschreibens T oder durch Errata in einem nachfolgenden Rundschreiben T korrigiert werden. Abgesehen davon wird die TAI-Skala nach ihrer Veröffentlichung im Rundschreiben T nicht überarbeitet. Im Nachhinein ist es möglich, Fehler in der TAI zu entdecken und die wahre Zeitskala besser abzuschätzen. Da die veröffentlichten Rundschreiben endgültig sind, erstellen bessere Schätzungen keine andere TAI-Version. Es wird vielmehr angenommen, dass die terrestrische Zeit (TT) besser verwirklicht wird.
Geschichte [ edit ]
Frühe Atomzeitskalen bestanden aus Quarzuhren, deren Frequenzen durch eine einzige Atomuhr kalibriert wurden; Die Atomuhren wurden nicht kontinuierlich betrieben. Atomic-Zeitnehmungsdienste begannen 1955 experimentell und verwendeten die erste Cäsium-Atomuhr am National Physical Laboratory (UK) (NPL). Sie diente als Grundlage für die Kalibrierung der Quarzuhren am Royal Greenwich Observatory und zur Festlegung einer Zeitskala, genannt Greenwich Atomic (GA). Das United States Naval Observatory begann am 13. September 1956 mit der A.1-Skala, wobei eine kommerzielle Atomichron-Atomuhr verwendet wurde, gefolgt von der NBS-A-Skala am 9. Oktober 1957 im National Bureau of Standards in Boulder, Colorado.
The International Das Time Bureau (BIH) begann im Juli 1955 mit einer Zeitskala (T m oder AM), wobei sowohl lokale Cäsiumuhren als auch Vergleiche mit entfernten Uhren unter Verwendung der Phase der VLF-Funksignale verwendet wurden. Die BIH-Skala, A.1 und NBS-A wurden Anfang 1958 durch eine Epoche definiert [a] Die vom BIH verwendeten Verfahren entwickelten sich weiter und der Name für die Zeitskala änderte sich: "A3" 1964 [10] und "TA (BIH)" im Jahr 1969.
Die SI-Sekunde wurde 1967 in Bezug auf das Cäsiumatom definiert. Von 1971 bis 1975 machten die Allgemeine Konferenz für Maße und Gewichte und das Internationale Komitee für Maße und Maße eine Reihe von Entscheidungen, die die BIPM-Zeitskala als International Atomic Time (TAI) bezeichneten.
In den 70er Jahren wurde klar, dass die am TAI teilnehmenden Uhren aufgrund der Zeitdifferenzierung der Gravitationszeit unterschiedlich schnell ticken, und die kombinierte TAI-Skala entsprach somit einer Durchschnitt der Höhenlagen der verschiedenen Uhren. Ab dem julianischen Datum 2443144.5 (1. Januar 1977 00:00:00) wurden Korrekturen an der Ausgabe aller teilnehmenden Uhren vorgenommen, so dass der TAI der korrekten Zeit auf dem mittleren Meeresspiegel (dem Geoid) entsprach. Da sich die Uhren im Durchschnitt weit über dem Meeresspiegel befanden, verlangsamte sich der TAI um etwa eine Billion. Die frühere unkorrigierte Zeitskala wird weiterhin unter dem Namen EAL ( Echelle Atomique Libre dh Free Atomic Scale ) veröffentlicht.
Die begonnene Gravitationskorrektur dient als Epoche für die baryzentrische Koordinationszeit (TCB), die geozentrische Koordinationszeit (TCG) und die terrestrische Zeit (TT), die drei grundlegende Zeitskalen im Sonnensystem darstellen. [14] Alle drei von diesen Zeitskalen wurden definiert, um JD 2443144.5003725 (1. Januar 1977 00: 00: 32.184) genau zu diesem Zeitpunkt zu lesen. [b] TAI war fortan eine Realisierung von TT mit der Gleichung TT (TAI) = TAI + 32.184 s.
Der Fortbestand des TAI wurde 2007 in einem Schreiben des BIPM an die ITU-R in Frage gestellt, in dem es heißt: "Bei einer Neudefinition der UTC ohne Schaltsekunden erwägt die CCTF, die Möglichkeit einer Unterdrückung des TAI in Erwägung zu ziehen parallel zur kontinuierlichen UTC. "[16]
Relation UTC [ edit ]
UTC ist ein diskontinuierlicher (d. h. regelmäßig um Schaltsekunden angepasst) Zeitskala, bestehend aus Segmenten, die lineare Transformationen der Atomzeit sind. Von Anfang 1961 bis Dezember 1971 wurden die Anpassungen regelmäßig in Sekundenbruchteilen vorgenommen, so dass sich UTC ungefähr UT2 näherte. Danach wurden diese Einstellungen nur in ganzen Sekunden vorgenommen, um UT1 zu approximieren. Dies war eine Kompromissvereinbarung, um eine öffentlich ausgestrahlte Zeitskala zu ermöglichen; Die nach 1971 linearere Transformation der Atomzeit des BIH bedeutete, dass die Zeitskala stabiler war und sich international leichter synchronisieren ließ. Die Tatsache, dass UT1 sich weiterhin annähernd UT1 annähert, bedeutet, dass Aufgaben wie die Navigation, für die eine Universalzeitquelle erforderlich ist, weiterhin gut durch die öffentliche Ausstrahlung von UTC bedient werden.
- ^ Sie sollten Julian Date 2436204.5 lesen (1 Januar 1958 00:00:00) zum entsprechenden UT2-Zeitpunkt. Jedes Observatorium verwendete jedoch seinen eigenen Wert von UT2.
- ^ Der Versatz von 32,184 Sekunden soll Kontinuität mit der älteren Ephemeridenzeit gewährleisten.
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