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UTC、UT1、TT 与 ΔT:天文时间尺度 ​

日期和小时只有附上时间尺度,才能精确说明所指时刻。UTC 服务民用计时,UT1 反映地球旋转,TT 为地心星历等计算提供均匀时间参数。它们不是三个国家的时区,也不是给同一钟表随意附上的名称。

各尺度承担什么任务 ​

名称主要含义本文关注
UTC协调世界时,以原子计时为基础,并按制度与地球旋转协调民用记录的共同参照
UT1由地球实际旋转确定的世界时子午线朝向、恒星时
TAI国际原子时均匀原子计时参照
TT地球时;常用实现 TT(TAI) = TAI + 32.184 秒星历的时间参数

这里不讨论相对论坐标时间的全部细节。需要日心或太阳系质心计算时,还会遇到 TDB、TCB 等名称,不能只因单位都是“日”就直接互换。

两个容易混淆的差值 ​

DUT1 = UT1 − UTC;ΔT = TT − UT1。第一个连接民用时与地球旋转,第二个连接均匀动力学计时与旋转计时。它们是两个差值,不能把 ΔT 当作夏令时,也不能把时区偏移当作 ΔT。

将关系相加可得到 TT−UTC = ΔT + DUT1。在使用闰秒制度的日期,还可由 TT−UTC = (TAI−UTC)+32.184 秒 计算。实际的 TAI−UTC 取决于日期,历史时期也要采用适合那一时期的约定,不能将现代某个值覆盖全部年代。

人为数值的完整例题 ​

给定假定时刻 UTC 为 12:00:00,假设 DUT1 = +0.2 秒,TAI−UTC = 37 秒。UT1 为 12:00:00.2;TAI 为 12:00:37;TT 为 12:01:09.184。于是 ΔT 为 68.984 秒,和 69.184−0.2 相同。

37 秒只是本题给定的增量;本文不借这个例子声明任意日期的实际闰秒表。求真实资料时,先查日期对应的表或模型,再代入关系。

同一时刻为何有不同日期数字 ​

TT 比 UTC 晚的计数可能跨过午夜。例如给定 UTC 23:59:40 和本题 69.184 秒差,TT 为次日 00:00:49.184。它们仍指同一物理时刻。不能看到日期不同便自动认为事件相差一天。

同样,儒略日是连续日数表示,JD 后面还应注明时间尺度。JD(UT1) 与 JD(TT) 是不同数值。普通 JD 的整数边界与午夜不重合,而 MJD 有另一零点;使用转换表时要注明这些约定。

历史 ΔT 与研究精度 ​

过去没有原子钟直接记录 TT 与 UT1 的差,研究往往利用天象记载、现代观测和拟合模型估计。不同模型可能给出不同值。对于久远年代,模型不确定性可以影响地球朝向与地平结果;输出很多小数位并不能消除输入模型的不确定性。

比较两个排盘结果时,应先确认历法和民用时刻相同,再确认程序怎样得到 UT1、TT 及 ΔT。若把一个已经按 TT 给出的参数再重复加 ΔT,也会移动计算参数。

从尺度到用途 ​

计算某时刻的天体位置与计算当地子午线的朝向,可能调用不同时间参数。这不是将一张盘拆成两个出生时刻,而是对同一个时刻使用各公式所需的参照。更深的实现需查所采用星历和地球旋转模型的文档。

资料 ​

USNO 世界时说明用于 UTC 和 UT1 定义;USNO 地球时说明用于 TT 与 TAI 的关系。历史历法另见历法边界。