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地球時

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地球自转

地球時TT)是由國際天文學聯合會制定,為現代天文學的一種時間標準,主要用於在地球表面進行天文觀測時的時間測量[a]。 例如,《天文年鑑》使用地球時(TT)來記錄從地球上看到的太陽、月球和行星位置表(星曆表)。在此角色中,TT 延續「地球動力時」(TDT 或TD)[b],接替了曆書時 (ET)。TT與ET的原始設計目的相同,即避免地球自轉中的不規則性(ΔT)。

TT的單位是SI秒,其定義目前基於銫原子鐘[3],但TT本身並非由原子鐘定義。這是一個理論理想,而實際的時鐘只能近似它。

TT與常用做民用基準的時間尺度協調世界時(UTC)不同。 TT透過國際原子時(TAI),間接實現成為UTC的基礎。由於TAI與ET在TT推出時的歷史差異,TT領先TAI 32.184秒。

歷史

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地球時標準的定義由國際天文學聯合會(IAU)於1976年第十六屆大會通過,起初命名為「地球動力時」(TDT)。基於力學時標,它相對於質心力學時(TDB),而TDB是太陽系星曆表的時間標準。但這兩個時間標準都被證明定義不完美;對於TDT名稱中「動力」的含義也有質疑。

1991年,IAU在第21屆大會的第四號議案中重新定義地球動力時,並將其更名為「地球時」(TT)。地球時是根據IAU在同一場合定義的地心座標時(TCG)正式定義,而地球時被定義為TCG的線性縮放,使得TT的單位為「大地水準面上的國際單位制秒」[4],也就是說,該速率大致與地球表面在平均海平面的原時速率相符。因此,TT與TCG的精確比值為,其中 是常數,是大地水準面上的重力位,此值由物理大地測量測量。1991年,當時最佳的估計值為 6.969291×10−10

2000年,在國際天文學聯合會(IAU)第24屆會員大會的B1.9議案,對TT的定義做了非常輕微的調整,採用了一個更精確的數值:LG = 6.969290134×10−10[5]。這新的解釋重新精確定義了大地水準面的重力位能,因而消除了校正鐘錶對於海平面的需求[6]

定義

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地球時和地心座標時間的差異只是比率上的常數,他由下列的等式定義:

TT = (1 − LG) TCG + E

公式中的TT(地球時)和TCG(地心座標時)的關係是線性的,並且都以國際單位制的秒為計數的單位;LG是兩種時間之間的比例常數,E是為解決因為曆元不同造成差異的常數。LG 的精確數值是6.969 290 134 × 10−10。在1991年,TT初次被定義時,LG是經由實驗測量出來的,當時最佳的估計值是6.969 291 × 10−10

地球時和地心座標時較常見的關係式如下:

TT = TCG − LG × (JDTCG − 2 443 144.500 372 5) × 86 400

此處,JDTCG 是地心座標時的儒略日。這是會變動的地心座標時未經修正的計數所產生的秒數,所以這個等式的形式看起來有些複雜,對使用的曆元給了明確的儒略日。但是,上述公式中的曆元曾經錯誤的被給為儒略日2 443 144.5,現在呈現的才是正確的數值。[7]

地球時是曆書時的延續,並且與曆書時幾乎是一致的,而使用另一個原子鐘的全球定位系统標準時間則比地球時快51.184秒,且兩者是同步的。[8]另外,UT1亦較為接近地球時。於2009年,UT1只比地球時慢5.7768秒。[9]

參考文獻

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  1. ^ IAU 1991 XXIst General Assembly (Buenos Aires) Resolutions (PDF). (原始内容 (PDF)存档于30 April 2013). , Resolution A.4 (Recommendation IV)
  2. ^ IAU conference 1991, Resolution A4, recommendation IV, note 4
  3. ^ IAU conference 1991, Resolution A4, recommendation IV, part 2 states that the unit for TT is to agree with the SI second 'on the geoid'.
  4. ^ IAU(1991) RECOMMENDATION IV. IERS. 
  5. ^ Resolution B1.9 of the IAU XXIV General Assembly, 2000. 
  6. ^ Resolution B1.9 of the IAU XXIV General Assembly, 2000. [2007-03-29]. (原始内容存档于2015-01-18). 
  7. ^ Office, United States Naval Observatory Nautical Almanac; Office, Great Britain Nautical Almanac. Explanatory Supplement to the Astronomical Almanac. University Science Books. 1992: 42 [2022-11-13]. ISBN 978-1-891389-45-0. (原始内容存档于2022-11-13) (英语). 
  8. ^ Time Scales. www.ucolick.org. [2022-11-13]. (原始内容存档于2021-02-11). 
  9. ^ US Naval Observatory (USNO) data file online at ftp://maia.usno.navy.mil/ser7/deltat.data (Retrieved 4 August 2009)页面存档备份,存于互联网档案馆).

外部連結

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