Welche Zeitskala wird vom JPL HORIZONS-System verwendet?

Ich bin verwirrt durch den Begriff "UT" in der Beschreibung der Zeitskalen, die vom JPL HORIZONS-System verwendet werden .

Das steht in deren Handbuch

UT ist Weltzeit Dies kann eine von zwei uneinheitlichen Zeitskalen bedeuten, die auf der Rotation der Erde basieren. Für dieses Programm bedeutet UT vor 1962 UT1. Nach 1962 bedeutet UT UTC oder „Koordinierte Weltzeit“.

und der Schlüssel, der an die Ausgabe des Tools angehängt ist, sagt

Vor 1962 sind die Zeiten UT1. Daten danach sind UTC.

Mein Verständnis ist, dass UTC Schaltsekunden hat , sodass am Ende eines Tages eine zusätzliche Sekunde vorhanden sein sollte, an der eine Schaltsekunde hinzugefügt wurde , aber den von HORIZONS gemeldeten Intervallen fehlen diese und sehen eher aus wie UT1:

 2012-Jun-30 23:59:58.000 2456109.499976852 
 2012-Jun-30 23:59:58.667 2456109.499984568 
 2012-Jun-30 23:59:59.333 2456109.499992284 
 2012-Jul-01 00:00:00.000 2456109.500000000
 2012-Jul-01 00:00:00.667 2456109.500007716 
 2012-Jul-01 00:00:01.333 2456109.500015432 
 2012-Jul-01 00:00:02.000 2456109.500023148

Noch verwirrender ist, dass sich die gemeldeten Daten tatsächlich so verhalten, als wären die Zeiten UTC. Zum Beispiel ändert sich der gemeldete Azimut von Pluto in Greenwich für die oben genannten Zeiten um 0,0028° für jedes der Intervalle, außer im dritten, wo er sich um 0,0069° ändert, ein Faktor des 2,5-fachen der Änderung in jedem der anderen Intervalle, was genau ist was zu erwarten wäre ((1 + 2/3)/(2/3)), wenn es zwischen 2012-Juni-30 23:59:59.333 und 2012-Jul-01 00:00:00.000 eine zusätzliche Sekunde gäbe. Dies trotz der Tatsache, dass der Unterschied in JD über dieses Intervall derselbe ist wie in jedem der anderen Intervalle, was bedeutet, dass man nicht erwarten kann, dass Unterschiede zwischen JD, die sich über Schaltsekunden erstrecken, mit Änderungen in den Daten übereinstimmen!

Wenn die Zeiten und Daten UTC sind, wie können die Unterschiede zwischen JD einheitlich sein? Wenn sie UT1 sind, wie können die Daten bei der Schaltsekunde "springen"?

Beachten Sie auch, dass das Formular zur Eingabe von Abfragen "Delta T" als CC-UT beschreibt

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

was bedeutet, dass, wenn "UT" UTC bedeuten kann, dies bedeutet, dass nach 1962, Δ T ist eine diskontinuierliche Funktion, aber so verstehe ich es Δ T ist das eine kontinuierliche Funktion , TT-UT, wobei UT nicht UTC ist (siehe Anmerkung 1 hier ).

Gute Frage, aber ich glaube nicht, dass es sich um eine Referenzanfrage handelt .
@DavidZaslavsky: Richtig. Ich sehe jedoch kein Tag für so etwas wie "Datenquellen".
Stimmt ... Ich glaube nicht, dass wir genug Fragen dieser Art bekommen, um ein Tag dafür zu rechtfertigen. (Das bedeutet jedoch nicht, dass Sie ein Tag verwenden sollten, das nicht zur Frage passt! Sie brauchen nur technisch gesehen eines.)
Die Differenz zwischen UT1 und UTC wird immer unter einer Sekunde gehalten, der genaue Wert ist -0,9 s < dUT1 < +0,9 s. Sein Wert ist in den WWV-Zeitsignalen codiert. Die Schaltsekunden in der UTC-Skala werden eingefügt oder gelöscht, um dUT1 innerhalb seines angegebenen Bereichs zu halten. Die JPL-Ephemeriden verwenden eine reibungslos fließende Form dynamischer Zeit, die sie T_eph nennen. Es ist mathematisch mit den terrestrischen und baryzentrischen dynamischen Zeitskalen verwandt, die alle relativistischer Natur sind.
Das ganze Problem der Zeit in den JPL-Ephemeriden ist viel zu kompliziert, um es hier zu erklären. Ich empfehle Ihnen dringend, sich ein Exemplar der neuen Ausgabe von The Explanatory Supplement to the Astronomical Almanac zu besorgen, die erst letzten Monat veröffentlicht wurde. Zusammen mit internen JPL-Memos ist es die endgültige Dokumentation für die Ephemeriden, die Horizons verwendet.
@JoeH: Aber ich nehme an, sie erwarten nicht, dass Benutzer eintreten und lesen T e P H . Die Frage ist also, wann sie den Benutzern zeigen und nach welchen Zeiten sie fragen. Sie beantworten diese Frage mit "UT", aber es sieht eher aus wie UT1, da es keine Schaltsekunde gibt und reibungslos fließt. Rechts?
Sie werden die Schaltsekunden in den Ephemeriden nicht "sehen", da sie in den Ephemeridendaten nicht vorhanden sind. Sie existieren nur auf unseren Uhren. Sofern UT1 nicht ausdrücklich angegeben ist, gehen Sie von UTC aus.
@ JoeH: Also lass mich sehen, ob ich das Recht habe. Sowohl die Zeiten als auch die JD in der Tabelle sind in UTC angegeben, also ist die tatsächlich verstrichene Zeit (in jeder einheitlichen Skala) zwischen dem 30. Juni 2012 23:59:59,333 UTC und dem 01. Juli 2012 00:00:00,667 UTC länger als die verstrichene Zeit zwischen dem 30. Juni 2012, 23:59:58,333 UTC und dem 30. Juni 2012, 23:59:58,667 UTC. Als Ergebnis, wenn ich mir die tatsächlichen Daten zu diesen Zeiten anschaue, werde ich für etwas, das sich mit einer ungefähr konstanten Rate ändert, feststellen, dass es sich vom 30. Juni 2012 23:59:59.333 bis zum Juli 2012 geändert hat. 01 00:00:00.667 um etwa das 2,5-fache dessen, was sich bei allen anderen geändert hat.
Ich weiß nicht, wie ich darauf antworten soll, weil ich noch nie zuvor eine solche Frage gehört habe. Lass mich darüber nachdenken.
@JoeH: Das passiert tatsächlich mit den Daten (siehe Bearbeiten), was mich nur noch verwirrter macht, da dies bedeutet, dass die Annahme von Unterschieden zwischen JD, die sich über Schaltsekunden erstrecken, die falsche verstrichene Zeit ergibt, was den Zweck von JD im ersten zunichte macht Ort.
@JoeH: Meine beste Vermutung, was hier passiert, ist, dass die in der Ausgabe angezeigten (und als "UT" eingegebenen) Zeiten tatsächlich UTC sind, ebenso wie die JD und die Daten für die angegebene UTC; damit alles passt. Verwirrend ist, dass es anscheinend einfach kein JD(UTC) für Schaltsekunden gibt .
Die neuesten Nachrichten zu Horizons finden Sie unter ssd.jpl.nasa.gov/api/…
Einzelheiten zur JPL DE440-Konvertierung von UTC zu TT & TDB sind in Ryan S. Park et al. 2021 AJ 161 105 , Abschnitt 2.3, angegeben. Ephemeridenkoordinatenzeit.

Antworten (3)

Sie sprechen zwei Probleme an: ΔT und die HORIZONS-Zeitskalen. Lassen Sie uns nacheinander angehen.

1. Was ist Delta-T?

Sie haben Recht, dass HORIZONS hier einen verwirrenden Begriff verwendet.

Was das HORIZONS-Menü aufruft, Delta-Tist eine völlig andere Größe als das ΔT, das Sie in vielen anderen Referenzen zur Astronomie definiert und verwendet sehen werden. Knapp:

  • Was HORIZONS nennt, Delta-Tzeigt den divergierenden Unterschied zwischen dem Verhalten der Zeit unten in der (ziemlich) zeitlich stabilen Umgebung des Baryzentrums des Sonnensystems und dem Verhalten der Zeit hier oben auf der Erde, wenn wir jedes Jahr schneller und langsamer werden, während unsere Umlaufbahn dauert uns nah an und dann weg von der Sonne. Ihre Idee CTist eine Uhr im Baryzentrum des Sonnensystems, ihre UTMittel UTCund – ohne Schaltsekundenereignisse – CT - UTCwird der Unterschied langsam kleiner, da die stationäre Uhr CT schneller läuft als die beschleunigende Uhr UT, die auf der Erde stationiert ist (per Relativitätstheorie). . Da sich unsere Rotation jedoch verlangsamt, werden Schaltsekunden schneller zu UTC hinzugefügt, als CT sie überholen kann, sodass der Unterschied in absehbarer Zukunft CT-UTallmählich größer werden wird.

  • Das traditionelle Maß ΔT ist definiert als ∆T = TT – UT1, wie Sie im unten verlinkten PDF des United States Naval Observatory bestätigen können. Diese Größe hat überhaupt nichts mit dem Baryzentrum des Sonnensystems zu tun, da sowohl TT als auch UT1 Zeitskalen der Erde sind. TT ist konzeptionell die Zeitskala einer Atomuhr der Erde, die für immer ohne Unterbrechung oder Schaltsekunden läuft und allmählich mit den tatsächlichen Tagen und Nächten der Erde synchronisiert wird, wenn sich die Rotationsgeschwindigkeit der Erde durch geologische Zeitalter ändert. UT1 ist das komplette Gegenteil: Es ist eine Sonnenuhrzeit, die durch die Richtung definiert ist, in die die Erde in Bezug auf die Sonne wirklich zu einem bestimmten Zeitpunkt zeigt. Der Unterschied sagt also jemandem mit einer Atomuhr, „wie weit“ die reale Erde Tag und Nacht von ihrer Atomuhr entfernt sein wird, wenn sie aus dem Fenster schauen. Die Quantität,

http://aa.usno.navy.mil/software/novas/novas_f/NOVAS_F3.1_Guide.pdf

Somit Delta-Thaben die HORIZONS und das traditionelle ∆T streng genommen buchstäblich nichts gemeinsam! Sie messen den Unterschied zwischen völlig unterschiedlichen Zeitskalen. Aber, lockerer, sie haben eine Ähnlichkeit: Sie neigen dazu, innerhalb einer Sekunde voneinander zu bleiben, weil ihre ersten Begriffe, CT und TT, so definiert sind, dass sie jetzt und auf absehbare Zeit sehr nahe beieinander liegen, und ihre zweiten Begriffe , UTC und UT1, werden dank des Schaltsekundensystems innerhalb von 1 Sekunde gehalten. Aber ihre kleinen täglichen Unterschiede sind mit unterschiedlichen astronomischen Effekten verbunden.

2. Was ist die HORIZONS-Zeitskala?

Bei normalen Beobachtertabellen ist es UTC, wie Sie sorgfältig und richtig anhand der Tatsache beobachtet haben, dass sich Objekte während der Minute, Stunde und des Tages, die eine Schaltsekunde enthalten, weiter bewegen.

Bei Vektortabellen handelt es sich um CT, und in der Zeitskala sind keine Schaltsekunden vorhanden.

Schließlich haben Sie Recht, dass es ein bisschen dumm erscheint, JD-Gleitkommawerte für eine Zeitskala wie UTC zu verwenden, die Schaltsekunden hat – wie würden Sie sie darstellen? Erfinden Sie eine zusätzliche Ziffer nach 9 (vielleicht a?) und lassen Sie sie nach dem Dezimalpunkt erscheinen, nachdem .99999überschritten wurde, aber Sie können die Ganzzahl des Tages noch nicht erhöhen, weil Sie sich in der Schaltsekunde befinden? Würden Sie den Bruch für die Sekunde :59 noch einmal wiederholen? Oder lassen Sie das Datum einfach eine volle Sekunde lang bei .99999oder im Moment hängen ? .00000Sie haben Recht: Das Ergebnis ist ein bisschen seltsam, was auch immer sie tun, und als Ergebnis drücke ich UTC immer als Datum und Uhrzeit aus und reserviere JD-Nummern für einheitliche Zeitskalen wie TAI, TT und TDB.

Ich habe das hier gerade verlinkt .

Die JPL-Ephemeriden verwenden eine Zeitskala namens T_eph, die die bestmögliche Annäherung an Newtons Konzept einer frei fließenden universellen Zeit ist, die in dynamischen Bewegungsgleichungen erscheint. T_eph ist mathematisch mit anderen wichtigen relativistischen Zeitskalen verwandt, die in astronomischen und astrometrischen Berechnungen verwendet werden, und ihre Beziehungen sind ziemlich kompliziert, da sie vom Gravitationspotential abhängen. Die beste Referenz zu diesem Thema ist das neue Explanatory Supplement zum Astronomical Almanac, herausgegeben von University Science Books. In der Praxis beginnt man üblicherweise mit UTC (Coordinated Universal Time), die international über Standardzeitsignale verfügbar ist, und drückt die gewünschte UTC als T_eph aus, um Ephemeridendaten zu extrahieren.

Ich werde dies später aus Gründen der Übersichtlichkeit bearbeiten.

Ich denke, die Antwort hier ist einfach, dass die Zeiten tatsächlich UTC sind. Die Frage zu JD ist eine separate, allgemeinere .

ich habe was neues gelernt..

JPL verwendet TDB- oder UT- (und wahrscheinlich andere) Zeitskalen. Keines davon ist UTC. TDB unterscheidet sich um etwa 70 Sekunden von UTC, und UT liegt innerhalb von 0,9 Sekunden von UTC.

Hier ist eine beispielhafte API-Anfrage für Ephemeridendaten für die ISS.

Dies gibt die Zeit in TDB ( Barycentric Dynamical Time ) zurück.

Ich habe sowieso nicht gefunden, um JPL zu bitten, UTC zurückzugeben.

Durch Einschließen des Flags VEC_DELTA_T='YES' gibt JPL jedoch das Feld "delta-T" und gemäß der Dokumentation delta-T==TDB-UT Zeitversatz in Sekunden aus.

Um TDB in UT umzuwandeln: UT = TDB - (TDB-UT)

Um UT in UTC umzuwandeln, habe ich einen EOP (Erdorientierungsparameter) verwendet, um DUT==UT−UTC zu extrahieren, und so: UTC = UT-(UT−UTC)

Ich habe dies überprüft, indem ich die ISS-Umlaufbahn mit der von Space-Track Two Line Elements (TLE) verglichen habe, SGP4 zum Konvertieren in TEME verwendet habe und dann TEME mit Standardpaketen in GCRF konvertiert habe. Die Übereinstimmung lag innerhalb von 500 Metern, was innerhalb der Genauigkeit von TLEs liegt. Ohne die Zeitumrechnung von TDB auf UT liegt der Fehler in der Größenordnung von 50 km.

Beachten Sie, dass TEME nicht genau definiert ist: astronomy.stackexchange.com/q/44140/16685
Eine große Menge an Informationen zu Zeitskalen und Schaltsekunden finden Sie unter ucolick.org/~sla/leapsecs , insbesondere unter ucolick.org/~sla/leapsecs/timescales.html
Welche Zeitskala wird vom JPL HORIZONS-System verwendet?
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