Estándar de tiempo - Time standard

Un estándar de tiempo es una especificación para medir el tiempo: ya sea la velocidad a la que pasa el tiempo o puntos en el tiempo o ambos. En los tiempos modernos, varias especificaciones de tiempo han sido reconocidas oficialmente como estándares, donde antes eran asuntos de costumbre y práctica. Un ejemplo de un tipo de estándar de tiempo puede ser una escala de tiempo, que especifica un método para medir divisiones de tiempo. Un estándar para el tiempo civil puede especificar tanto los intervalos de tiempo como la hora del día.

Las mediciones de tiempo estandarizadas se realizan utilizando un reloj para contar los períodos de algunos cambios de período, que pueden ser los cambios de un fenómeno natural o de una máquina artificial.

Históricamente, los estándares de tiempo a menudo se basaban en el período de rotación de la Tierra. Desde finales del siglo XVIII hasta el siglo XIX se asumió que la tasa de rotación diaria de la Tierra era constante. Observaciones astronómicas de varios tipos, incluidos los registros de eclipses, estudiados en el siglo XIX, levantaron sospechas de que la velocidad a la que gira la Tierra se está desacelerando gradualmente y también muestra irregularidades a pequeña escala, y esto se confirmó a principios del siglo XX. Los estándares de tiempo basados ​​en la rotación de la Tierra fueron reemplazados (o inicialmente complementados) para uso astronómico a partir de 1952 por un estándar de tiempo de efemérides basado en el período orbital de la Tierra y, en la práctica, en el movimiento de la Luna. La invención en 1955 del reloj atómico de cesio ha llevado al reemplazo de estándares de tiempo más antiguos y puramente astronómicos, para la mayoría de los propósitos prácticos, por estándares de tiempo más nuevos basados ​​total o parcialmente en el tiempo atómico.

Se utilizan varios tipos de segundo y día como intervalo de tiempo básico para la mayoría de las escalas de tiempo. Otros intervalos de tiempo (minutos, horas y años) generalmente se definen en términos de estos dos.

Estándares de tiempo basados ​​en la rotación de la Tierra

El tiempo solar aparente ('aparente' se usa a menudo en fuentes en idioma inglés, pero 'verdadero' en la literatura astronómica francesa) se basa en el día solar, que es el período entre un mediodía solar (el paso del Sol real a través del meridiano ) y el siguiente. Un día solar equivale aproximadamente a 24 horas de tiempo medio. Debido a que la órbita de la Tierra alrededor del Sol es elíptica y debido a la oblicuidad del eje de la Tierra con respecto al plano de la órbita (la eclíptica) , el día solar aparente varía unas pocas docenas de segundos por encima o por debajo del valor medio de 24 horas. A medida que la variación se acumula durante unas pocas semanas, existen diferencias de hasta 16 minutos entre el tiempo solar aparente y el tiempo solar medio (ver Ecuación de tiempo ). Sin embargo, estas variaciones se anulan a lo largo de un año. También hay otras perturbaciones como el bamboleo de la Tierra, pero estas son menos de un segundo por año.

El tiempo sidéreo es el tiempo de las estrellas. Una rotación sideral es el tiempo que le toma a la Tierra hacer una revolución con rotación hacia las estrellas, aproximadamente 23 horas 56 minutos 4 segundos. Para un trabajo astronómico preciso en tierra, era habitual observar el tiempo sidéreo en lugar del tiempo solar para medir el tiempo solar medio, porque las observaciones de estrellas 'fijas' se podían medir y reducir con mayor precisión que las observaciones del Sol (a pesar de la necesidad para hacer varias pequeñas compensaciones, por refracción, aberración, precesión, nutación y movimiento propio). Es bien sabido que las observaciones del Sol plantean obstáculos sustanciales para lograr precisión en las mediciones. En épocas anteriores, antes de la distribución de señales horarias precisas, era parte del trabajo de rutina en cualquier observatorio observar los tiempos siderales del tránsito meridiano de 'estrellas reloj' seleccionadas (de posición y movimiento bien conocidos), y utilizar estos para corregir los relojes del observatorio que ejecutan la hora sidérea media local; pero hoy en día el tiempo sidéreo local suele ser generado por computadora, basado en señales de tiempo.

El tiempo solar medio fue originalmente el tiempo solar aparente corregido por la ecuación del tiempo . El tiempo solar medio a veces se derivaba, especialmente en el mar con fines de navegación, observando el tiempo solar aparente y luego añadiéndole una corrección calculada, la ecuación del tiempo , que compensaba dos irregularidades conocidas, causadas por la elipticidad de la órbita de la Tierra y la oblicuidad del ecuador de la Tierra y el eje polar a la eclíptica (que es el plano de la órbita de la Tierra alrededor del sol).

La hora media de Greenwich ( GMT ) fue originalmente la hora media deducida de las observaciones del meridiano realizadas en el Observatorio Real de Greenwich (RGO). El meridiano principal de ese observatorio fue elegido en 1884 por la Conferencia Internacional de Meridianos para ser el primer meridiano . GMT por ese nombre o como "hora media en Greenwich" solía ser un estándar de hora internacional, pero ya no lo es; Inicialmente fue rebautizado en 1928 como Tiempo Universal (UT) (en parte como resultado de las ambigüedades que surgen de la práctica modificada de comenzar el día astronómico a la medianoche en lugar de al mediodía, adoptada a partir del 1 de enero de 1925). La versión refinada más actual de UT, UT1 , sigue siendo en realidad la hora media en Greenwich. La hora media de Greenwich sigue siendo la hora legal en el Reino Unido (en invierno y ajustada en una hora para el horario de verano). Pero el tiempo universal coordinado (UTC) (una escala de tiempo de base atómica que siempre se mantiene dentro de 0,9 segundos de UT1) es de uso real común en el Reino Unido, y el nombre GMT a menudo se usa incorrectamente para referirse a él. (Consulte los artículos Hora del meridiano de Greenwich , Hora universal , Hora universal coordinada y las fuentes que citan).

El tiempo universal ( UT ) es el tiempo solar medio a 0 ° de longitud; algunas implementaciones son

  • UT0 es el tiempo de rotación de un lugar de observación particular. Se observa como el movimiento diurno de estrellas o fuentes de radio extraterrestres.
  • UT1 se calcula corrigiendo UT0 por el efecto del movimiento polar en la longitud del sitio de observación. Varía de la uniformidad debido a las irregularidades en la rotación de la Tierra.

Estándares de tiempo para cálculos de movimiento planetario

El tiempo de efemérides y las escalas de tiempo sucesoras que se describen a continuación han sido diseñados para uso astronómico, por ejemplo, en cálculos de movimiento planetario, con objetivos que incluyen la uniformidad, en particular, la ausencia de irregularidades en la rotación de la Tierra. Algunos de estos estándares son ejemplos de escalas de tiempo dinámicas y / o escalas de tiempo coordinadas .

  • El tiempo de efemérides ( ET ) fue de 1952 a 1976 un estándar de escala de tiempo oficial de la Unión Astronómica Internacional ; era una escala de tiempo dinámica basada en el movimiento orbital de la Tierra alrededor del Sol, del cual se derivaba la segunda efeméride como una fracción definida del año tropical. Este segundo de efemérides fue el estándar para elsegundo SI desde 1956 hasta 1967, y también fue la fuente para la calibración del reloj atómico de cesio ; su longitud se ha duplicado estrechamente, hasta 1 parte en 10 10 , en el tamaño del segundo SI actualreferido al tiempo atómico. Este estándar de tiempo de efemérides no era relativista y no satisfacía las crecientes necesidades deescalas de tiempo de coordenadas relativistas. Estuvo en uso para los almanaques oficiales y las efemérides planetarias de 1960 a 1983, y fue reemplazado en los almanaques oficiales de 1984 y después, por las efemérides de desarrollo del laboratorio de propulsión a chorro integradas numéricamenteDE200 (basadas en la escala de tiempo de coordenadas relativistas del JPL T eph ).

Para aplicaciones en la superficie de la Tierra, el reemplazo oficial de ET fue Terrestrial Dynamical Time (TDT), redefinido como Terrestrial Time (TT). Para el cálculo de efemérides, se recomendó oficialmente TDB para reemplazar ET, pero se encontraron deficiencias en la definición de TDB (aunque no afectaron a T eph ), lo que llevó a la IAU a definir y recomendar escalas de tiempo adicionales, tiempo coordinado baricéntrico (TCB) para su uso en el sistema solar en su conjunto, y el tiempo de coordenadas geocéntricas (TCG) para su uso en las proximidades de la Tierra. Como se define, TCB (como se observa desde la superficie de la Tierra) tiene una tasa divergente en relación con todos los ET, T eph y TDT / TT; y lo mismo ocurre, en menor medida, con TCG. Las efemérides de sol, luna y planetas de uso generalizado y oficial actual siguen siendo las calculadas en el Laboratorio de Propulsión a Chorro (actualizado a partir de 2003 a DE405 ) utilizando como argumento T eph .

  • El tiempo dinámico terrestre ( TDT ) reemplazó al tiempo de efemérides y mantuvo la continuidad con él. TDT es una escala de tiempo atómico uniforme, cuya unidad es el segundo SI. TDT está vinculado en su tasa al segundo SI, al igual que el Tiempo Atómico Internacional (TAI), pero debido a que TAI se definió de manera algo arbitraria en sus inicios en 1958 para ser inicialmente igual a una versión refinada de UT, TT se compensa de TAI, por una constante de 32,184 segundos. El desplazamiento proporcionó una continuidad desde Ephemeris Time hasta TDT. Desde entonces, TDT se ha redefinido como tiempo terrestre (TT).
  • El tiempo dinámico baricéntrico ( TDB ) es similar a TDT pero incluye correcciones relativistas que mueven el origen al baricentro. TDB se diferencia de TT solo en términos periódicos. La diferencia es como máximo de 2 milisegundos.

En 1991, con el fin de aclarar las relaciones entre las coordenadas espacio-temporales, se introdujeron nuevas escalas de tiempo, cada una con un marco de referencia diferente. El tiempo terrestre es el tiempo en la superficie de la Tierra. El tiempo de coordenadas geocéntricas es una escala de tiempo de coordenadas en el centro de la Tierra. El tiempo de coordenadas baricéntrico es una escala de tiempo de coordenadas en el centro de masa del Sistema Solar , que se llama baricentro. El tiempo dinámico baricéntrico es un tiempo dinámico en el baricentro.

  • El Tiempo Terrestre ( TT ) es la escala de tiempo que antes se llamaba Tiempo Dinámico Terrestre. Ahora se define como una escala de tiempo de coordenadas en la superficie de la Tierra.
  • El tiempo de coordenadas geocéntricas ( TCG ) es un tiempo de coordenadas que tiene su origen espacial en el centro de la masa de la Tierra. TCG está relacionado linealmente con TT como: TCG - TT = L G * (JD -2443144.5) * 86400 segundos, con la diferencia de escala L G definida exactamente como 6.969290134e-10.
  • El tiempo coordinado baricéntrico ( TCB ) es un tiempo coordinado que tiene su origen espacial en el baricentro del Sistema Solar. TCB se diferencia de TT en la tasa y otros términos en su mayoría periódicos. Sin tener en cuenta los términos periódicos, en el sentido de un promedio durante un largo período de tiempo, los dos están relacionados por: TCB - TT = L B * (JD -2443144.5) * 86400 segundos. Según IAU, la mejor estimación de la diferencia de escala L B es 1.55051976772e-08.

Estándares de tiempo construido

La hora atómica internacional es el estándar de tiempo internacional principal a partir del cual se calculan otros estándares de tiempo, incluido el UTC. El TAI es mantenido por la BIPM (Oficina Internacional de Pesas y Medidas) y se basa en la entrada combinada de muchos relojes atómicos de todo el mundo , cada uno corregido para efectos ambientales y relativistas. Es la realización principal del tiempo terrestre .

El tiempo universal coordinado ( UTC ) es una escala de tiempo atómica diseñada para aproximarse al tiempo universal . UTC se diferencia de TAI en un número entero de segundos. UTC se mantiene dentro de 0,9 segundos de UT1 mediante la introducción de pasos de un segundo a UTC, el " segundo bisiesto ". Hasta la fecha estos pasos (y la diferencia "TAI-UTC") siempre han sido positivos.

La hora estándar o la hora civil en una región se desvía una cantidad redonda fija, generalmente un número entero de horas, de alguna forma de hora universal , ahora generalmente UTC. El desplazamiento se elige de modo que un nuevo día comience aproximadamente mientras el sol cruza elmeridiano nadir . Ver zona horaria . Alternativamente, la diferencia no es realmente fija, pero cambia dos veces al año en una cantidad redonda, generalmente una hora, consulte Horario de verano .

Otras escalas de tiempo

El número de días julianos es un recuento de días transcurridos desde el mediodía de Greenwich el 1 de enero de 4713 aC, calendario proléptico juliano. La fecha juliana es el número de día juliano seguido de la fracción del día transcurrido desde el mediodía anterior. Convenientemente para los astrónomos, esto evita que se salte la fecha durante una noche de observación.

El día juliano modificado (MJD) se define como MJD = JD - 2400000.5. Por tanto, un día MJD comienza a la medianoche, fecha civil. Las fechas julianas se pueden expresar en UT, TAI, TDT, etc., por lo que, para aplicaciones precisas, se debe especificar la escala de tiempo, por ejemplo, MJD 49135.3824 TAI.

Ver también

Notas

Referencias

Citas

Fuentes

  • I Suplemento explicativo del Almanaque astronómico, PK Seidelmann, ed., University Science Books, 1992, ISBN  0-935702-68-7 .

enlaces externos