Die Antwort von @DavidHammen brachte mich zum Nachdenken.
Die GPS-Zeit „kommt“ ( US Naval Observatory ) von einer ganzen Reihe von Atomuhren im Weltraum und auf der Erde. TAI oder International Atomic Time kommt auch von einer ganzen Reihe von Atomuhren, die auf der ganzen Erde verteilt sind.
Ich vermute, sie sind nicht streng gekoppelt, aber sind sie "wirklich nahe" beieinander, sagen wir in der Größenordnung von Mikrosekunden?
TL;DR: Für alle praktischen Zwecke außer Millibogensekunden-Radioastronomie sind TAI- und GPS-Zeit genau 19 Sekunden voneinander getrennt.
TAI- und GPS-Zeit versuchen beide, die Zeit darzustellen, wie sie von einer idealen Uhr auf mittlerer Meereshöhe auf der Erdoberfläche getickt wird. Beide unterscheiden sich von UT1, der Zeit, die durch die Erdrotation getickt wird (dies ist die Quelle der Schaltsekunden), und aufgrund ihrer Zeitdarstellung unterscheiden sie sich auch geringfügig voneinander.
Die GPS-Zeit ist eine Betriebszeitskala. Jeder GPS-Satellit enthält eine Atomuhr, jedoch mit einer Tickrate, die leicht von der Standarddefinition von "9.192.631.770 Strahlungsperioden, die dem Übergang zwischen den beiden Hyperfeinniveaus des Grundzustands des Cäsium-133-Atoms entsprechen" abweicht.
Die Atomuhren auf GPS-Satelliten unterliegen sowohl speziellen relativistischen als auch gravitativen Effekten. Die speziellen relativistischen Effekte resultieren aus der Relativbewegung der GPS-Satelliten und einer Uhr auf der Erdoberfläche. Die gravitativen (allgemein relativistischen) Effekte resultieren aus der Höhe, in der GPS-Satelliten umkreisen. Um diese Effekte zu kompensieren, werden die Atomuhren der GPS-Satelliten absichtlich so eingestellt, dass sie etwas langsamer als üblich ticken (der Standard sind „9.192.631.770 Strahlungsperioden, die dem Übergang zwischen den beiden Hyperfeinniveaus des Grundzustands des Cäsium-133-Atom").
Das Ziel besteht darin, dass die Tickrate eines GPS-Satelliten, wie sie von einem Empfänger auf Meereshöhe beobachtet wird, gleich der Tickrate der besten Atomuhren ist, die auf Meereshöhe eingestellt sind. Dies ist zwar das Ziel, aber nicht die Realität. Die kleineren Atomuhren der GPS-Satelliten sind nicht so genau wie die sehr großen Atomuhren des US Naval Observatory. Die Atomuhren der GPS-Satelliten werden regelmäßig, ungefähr einmal pro Tag, aktualisiert, um die versprochene Genauigkeit der GPS-Empfänger zu erfüllen.
TAI ist eine ideale Zeitskala im Gegensatz zu einer operativen Zeitskala. Um dieses Ideal am besten darzustellen, wird die Zeit, wie sie weltweit von Atomuhren getickt wird, im Laufe eines Jahres gemittelt und mit der Genauigkeit dieser Uhren gewichtet. Dies behebt Probleme wie Gezeiteneffekte und geringfügige Höhenänderungen. Da die derzeit genauesten Atomuhren vom US Naval Observatory gewartet werden, erhalten diese Uhren mehr Gewicht in Bezug auf das, was TAI ausmacht.
Das Endergebnis ist, dass GPS-Zeit und TAI nicht genau 19 Sekunden voneinander getrennt sind. Abgesehen von denjenigen, die eine Zeigegenauigkeit im Millibogensekundenbereich benötigen, ist es jedoch mehr als gut genug, die GPS-Zeit so zu behandeln, als sei sie um genau 19 Sekunden von der TAI versetzt.
Aus dem Buch GPS Satellitennavigation von Frank Schröder ISBN 3-7723-6692-1: „GPS hat eine eigene Zeitskala, sie beginnt mit der Woche 0 am 6. Januar 1980. Der langfristige Unterschied zwischen GPS und UTC-Zeit sollte geringer gehalten werden als 1 Mikrosekunde (ohne Berücksichtigung von Schaltsekunden. Um dies zu erreichen, werden die Atomuhren von GPS-Satelliten und Bodenstationen auf weniger als 20 Nanosekunden und die GPS-Zeit auf UTC-Zeit auf weniger als 100 Nanosekunden synchronisiert. Die GPS-Bodenstationen überwachen alle Atomuhren des GPS-Systems und UTC für diesen Zweck." "Atomuhren auf der Erde könnten mit GPS auf weniger als 10 Nanosekunden Unterschied synchronisiert werden."
GPS- und TIA-Uhren sind also nicht streng gekoppelt, aber die Unterschiede werden sehr gering gehalten.
Die Unterschiede zwischen Atomuhren auf der Erde auf verschiedenen Gravitationspotentialen werden seit 1977 ausgeglichen. Danach entspricht TAI der Zeit auf mittlerer Meereshöhe. "Aufgrund mehrerer relativistischer Effekte laufen die Atomuhren in den GPS-Satelliten etwas schneller, sie gewinnen 445 Pikosekunden pro Sekunde. Um dies zu kompensieren, hat eine Haupttaktfrequenz von nominal 10,23 MHz tatsächliche 10,229999995453 MHz"
GPS: https://en. wikipedia.org/wiki/Global_Positioning_System#Timekeeping
TIA oder TAI: https://en.wikipedia.org/wiki/International_Atomic_Time
UTC: https://en.wikipedia.org/wiki/Coordinated_Universal_Time
Atomuhren: https://en. wikipedia.org/wiki/Atomic_clock
äh
Uwe