El Tiempo Atómico Internacional ( TAI , del nombre francés temps atomique international [1] ) es un estándar de tiempo de coordenadas atómicas de alta precisión basado en el paso teórico del tiempo adecuado en el geoide de la Tierra . [2] Es la realización principal del Tiempo Terrestre (con un desfase fijo de época ). También es la base del tiempo universal coordinado (UTC), que se utiliza para el cronometraje civil en toda la superficie de la Tierra. A partir del 1 de enero de 2017 , cuando se agregó otro segundo intercalar, [3] [actualizar]TAI está exactamente 37 segundos por delante de UTC. Los 37 segundos son el resultado de la diferencia inicial de 10 segundos a principios de 1972, más 27 segundos intercalares en UTC desde 1972.
El TAI se puede informar utilizando los medios tradicionales de especificar días, transferidos de estándares de tiempo no uniformes basados en la rotación de la Tierra. Específicamente, se utilizan tanto los días julianos como el calendario gregoriano . TAI en esta forma se sincronizó con el Tiempo Universal a principios de 1958, y los dos se han separado desde entonces, debido al movimiento cambiante de la Tierra.
Operación
TAI es un promedio ponderado del tiempo mantenido por más de 400 relojes atómicos [4] en más de 50 laboratorios nacionales en todo el mundo. [5] La mayoría de los relojes involucrados son relojes de cesio ; la definición del segundo sistema del Sistema Internacional de Unidades (SI) se basa en el cesio . [6] Los relojes se comparan utilizando señales de GPS y transferencia de frecuencia y hora por satélite de dos vías . [7] Debido al promedio de la señal, TAI es un orden de magnitud más estable que su mejor reloj constituyente.
Las instituciones participantes emiten cada una, en tiempo real , una señal de frecuencia con códigos de tiempo , que es su estimación de TAI. Los códigos de tiempo generalmente se publican en forma de UTC, que se diferencia del TAI por un número entero conocido de segundos. Estas escalas de tiempo se indican en la forma UTC (NPL) en la forma UTC, donde NPL en este caso identifica al Laboratorio Nacional de Física, Reino Unido . El formulario TAI puede denominarse TAI (NPL) . Este último no debe confundirse con TA (NPL) , que denota una escala de tiempo atómica independiente, no sincronizada con TAI ni con ninguna otra cosa.
Los relojes de diferentes instituciones se comparan periódicamente entre sí. La Oficina Internacional de Pesos y Medidas (BIPM, Francia) combina estas medidas para calcular retrospectivamente el promedio ponderado que forma la escala de tiempo más estable posible. [5] Esta escala de tiempo combinada se publica mensualmente en la "Circular T", [7] y es el TAI canónico . Esta escala de tiempo se expresa en forma de tablas de diferencias UTC - UTC ( k ) (equivalente a TAI - TAI ( k )) para cada institución participante k . La misma circular también proporciona tablas de TAI - TA ( k ), para las diversas escalas de tiempo atómico no sincronizadas.
Los errores en la publicación pueden corregirse mediante la publicación de una revisión de la Circular T defectuosa o mediante erratas en una Circular T posterior. Aparte de esto, una vez publicada en la Circular T, la escala TAI no se revisa. En retrospectiva, es posible descubrir errores en TAI y hacer mejores estimaciones de la verdadera escala de tiempo adecuada. Dado que las circulares publicadas son definitivas, mejores estimaciones no crean otra versión de TAI; en cambio, se considera que está creando una mejor realización del tiempo terrestre (TT).
Historia
Las primeras escalas de tiempo atómico consistían en relojes de cuarzo con frecuencias calibradas por un solo reloj atómico; los relojes atómicos no funcionaban continuamente. Los servicios de cronometraje atómico comenzaron de manera experimental en 1955, utilizando el primer reloj atómico de cesio en el Laboratorio Nacional de Física, Reino Unido (NPL) . Se utilizó como base para calibrar los relojes de cuarzo en el Observatorio Real de Greenwich y para establecer una escala de tiempo, denominada Greenwich Atomic (GA). El Observatorio Naval de los Estados Unidos comenzó la escala A.1 el 13 de septiembre de 1956, utilizando un reloj atómico comercial Atomichron , seguido de la escala NBS-A en la Oficina Nacional de Estándares , Boulder, Colorado el 9 de octubre de 1957. [8]
La Oficina de Hora Internacional (BIH) inició una escala de tiempo, T m o AM, en julio de 1955, utilizando relojes de cesio locales y comparaciones con relojes distantes utilizando la fase de señales de radio VLF . La escala BIH, A.1 y NBS-A fueron definidas por una época a principios de 1958 [a] Los procedimientos utilizados por la BIH evolucionaron y el nombre de la escala de tiempo cambió: "A3" en 1964 [10] y "TA (BIH)" en 1969. [11]
El segundo SI se definió en términos del átomo de cesio en 1967. De 1971 a 1975, la Conferencia General de Pesas y Medidas y el Comité Internacional de Pesas y Medidas tomaron una serie de decisiones que designaron la escala de tiempo BIPM International Atomic Time (TAI) . [12]
En la década de 1970, quedó claro que los relojes que participaban en TAI marcaban a diferentes velocidades debido a la dilatación del tiempo gravitacional , y la escala TAI combinada, por lo tanto, correspondía a un promedio de las altitudes de los distintos relojes. A partir de la fecha juliana 2443144.5 (1 de enero de 1977 00:00:00), se aplicaron correcciones a la salida de todos los relojes participantes, de modo que el TAI correspondería a la hora adecuada en el geoide ( nivel medio del mar ). Debido a que los relojes estaban, en promedio, muy por encima del nivel del mar, esto significó que el TAI se desaceleró en aproximadamente una parte en un billón. La primera escala de tiempo sin corregir continúa publicándose, bajo el nombre EAL ( Echelle Atomique Libre , que significa Escala Atómica Libre ). [13]
El instante en que comenzó a aplicarse la corrección gravitacional sirve como época para el tiempo coordinado baricéntrico (TCB), el tiempo coordinado geocéntrico (TCG) y el tiempo terrestre (TT), que representan tres escalas de tiempo fundamentales en el sistema solar. [14] Las tres escalas de tiempo se definieron para leer JD 2443144.5003725 (1 de enero de 1977 00: 00: 32.184) exactamente en ese instante. [b] TAI fue en adelante una realización de TT, con la ecuación TT (TAI) = TAI + 32.184 s. [15]
La existencia continua de TAI fue cuestionada en una carta de 2007 del BIPM al UIT-R que decía: "En el caso de una redefinición de UTC sin segundos intercalares, el CCTF consideraría discutir la posibilidad de suprimir TAI, ya que permanecería paralelo a la UTC continua ". [dieciséis]
Relación con UTC
UTC es una escala de tiempo discontinua . Ocasionalmente se ajusta en segundos intercalares. Entre estos ajustes, se compone de segmentos que se asignan al tiempo atómico. Desde su inicio en 1961 hasta diciembre de 1971, los ajustes se realizaron regularmente en fracciones de segundos intercalares para que UTC se aproximara a UT2 . Posteriormente, estos ajustes se realizaron solo en segundos completos para aproximarse a UT1 . Este fue un arreglo de compromiso para permitir una escala de tiempo de transmisión pública; los ajustes de segundos enteros menos frecuentes significaron que la escala de tiempo sería más estable y más fácil de sincronizar internacionalmente. El hecho de que continúe aproximándose a UT1 significa que las tareas como la navegación que requieren una fuente de hora universal continúan siendo bien atendidas por la transmisión pública de UTC. [17]
Ver también
- Sincronización de reloj
- Protocolo de tiempo de red
- Protocolo de tiempo de precisión
- Transferencia de tiempo y frecuencia
Notas
- ^ Se establecieron para leer la fecha juliana 2436204.5 (1 de enero de 1958 00:00:00) en elinstante UT2 correspondiente. Sin embargo, cada observatorio utilizó su propio valor de UT2. [9]
- ^ El desplazamiento de 32,184 segundos es para proporcionar continuidad con el tiempo de efemérides más antiguo.
Referencias
- "Historia de TAI − UTC" . Departamento de Servicio de Tiempo, Observatorio Naval de los Estados Unidos. 2009. Archivado desde el original el 19 de julio de 2011 . Consultado el 4 de enero de 2010 .
- "Hora Atómica Internacional" . Oficina Internacional de Pesas y Medidas . Archivado desde el original el 10 de enero de 2011 . Consultado el 24 de enero de 2020 .
Notas al pie
- ^ Temps atomique 1975 [ se necesita más explicación ]
- ^ Guinot, B. (1986). "¿Es el TAI de la Hora Atómica Internacional una hora coordinada o una hora adecuada?". Mecánica celeste . 38 (2): 155-161. Código bibliográfico : 1986CeMec..38..155G . doi : 10.1007 / BF01230427 .
- ^ Bizouard, Christian (6 de julio de 2016). "Boletín C 52" . París: IERS . Consultado el 31 de diciembre de 2016 .
- ^ "Departamento de tiempo de Bureau International des Poids et Mesures (BIPM)" (PDF) . Informe de la Asociación Internacional de Geodesia 2011-2013 . Consultado el 11 de abril de 2017 .
- ^ a b "Tiempo" . Oficina Internacional de Pesas y Medidas . Consultado el 22 de mayo de 2013 .
- ^ McCarthy y Seidelmann 2009 , p. 207, 214.
- ^ a b Circular T , Oficina Internacional de Pesas y Medidas , consultado el 5 de septiembre de 2017
- ^ McCarthy y Seidelmann 2009 , págs. 199-200.
- ^ Guinot 2000 , p. 181.
- ^ Allen, Steve. "La época de TAI es 1961-01-01T20: 00: 00 UT2" . Observatorio UCO / Lick.
En 1964 BIH se dio cuenta de que algunos cronómetros atómicos eran mucho mejores que otros, y construyeron A3 basándose en los 3 mejores
- ^ McCarthy y Seidelmann 2009 , págs. 200–201.
- ^ McCarthy y Seidelmann 2009 , págs. 203-204.
- ^ McCarthy y Seidelmann 2009 , p. 215.
- ^ Brumberg, VA; Kopeikin, SM (marzo de 1990). "Escalas de tiempo relativistas en el sistema solar". Mecánica celeste y astronomía dinámica . 48 (1): 23–44. Código Bibliográfico : 1990CeMDA..48 ... 23B . doi : 10.1007 / BF00050674 . ISSN 0923-2958 .
- ^ McCarthy y Seidelmann 2009 , p. 218–219.
- ^ "CCTF 09-27" (PDF) . Oficina Internacional de Pesas y Medidas. 3 de septiembre de 2007. Archivado (PDF) desde el original el 16 de marzo de 2012 . Consultado el 24 de septiembre de 2016 .
- ^ McCarthy y Seidelmann 2009 , p. 227–229.
Bibliografía
- Guinot, B (2000). "Historia del Bureau International de l'Heure". Movimiento polar: problemas históricos y científicos . Serie de conferencias ASP, vol. 208. Código bibliográfico : 2000pmhs.conf..175G . ISBN 1-58381-039-0.
- McCarthy, Dennis D .; Seidelmann, Kenneth P. (2009). Tiempo: de la rotación de la Tierra a la física atómica . Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA . ISBN 978-3-527-40780-4.
enlaces externos
- Bureau International des Poids et Mesures: TAI
- Sección de Tiempo y Frecuencia - Laboratorio Nacional de Física, Reino Unido
- Sitio web de IERS
- Preguntas frecuentes sobre el reloj web del NIST
- Historia de las escalas de tiempo
- Reloj atómico de fuente de cesio NIST-F1
- "Peine de frecuencia óptica para metrología y cronometraje" . Archivado desde el original el 25 de enero de 2009.
- Proyecto de hora estándar de Japón, NTIC, Japón
- Servicios de diseminación del tiempo (PDF) , Bureau International des Poids et Mesures
- Estándar de definición de tiempo: UTC, GPS, LORAN y TAI