التوقيت الذري الدولي

📅 آخر تحديث: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
الموسوعة الحرة

التوقيت الذري الدولي ( TAI ، من اسمه الفرنسي temps atomique international ) [ 1 ] هو معيار زمني ذري عالي الدقة يعتمد على مرور الزمن الذاتي على سطح الأرض . [ 2 ] يُمثل التوقيت الذري الدولي متوسطًا مرجحًا للوقت المُسجل بواسطة أكثر من 450 ساعة ذرية في أكثر من 80 مختبرًا وطنيًا حول العالم. [ 3 ] وهو مقياس زمني متصل، بدون ثوانٍ كبيسة ، ويُمثل التجسيد الرئيسي للتوقيت الأرضي (مع إزاحة ثابتة للحقبة ). وهو أساس التوقيت العالمي المنسق (UTC)، المُستخدم في ضبط الوقت المدني في جميع أنحاء سطح الأرض، والذي يتضمن ثوانٍ كبيسة.

يختلف التوقيت العالمي المنسق (UTC) عن التوقيت الذري الدولي (TAI) بعدد من الثواني الكاملة. ففي 15 يوليو 2026، كان التوقيت العالمي المنسق متأخرًا عن التوقيت الذري الدولي بمقدار 37 ثانية بالضبط؛ [ 4 ] وقد كان هذا هو الحال منذ 1 يناير 2017، الساعة 00:00:00 بالتوقيت العالمي المنسق، مباشرةً بعد تطبيق الثانية الكبيسة الأخيرة . [ 5 ] وتنتج هذه الثواني الـ 37 عن الفرق الأولي البالغ 10 ثوانٍ في بداية عام 1972، بالإضافة إلى 27 ثانية كبيسة في التوقيت العالمي المنسق منذ عام 1972. وفي عام 2022، قرر المؤتمر العام للأوزان والمقاييس التخلي عن الثانية الكبيسة بحلول عام 2035 أو قبله، وعندها سيظل الفرق بين التوقيت الذري الدولي والتوقيت العالمي المنسق ثابتًا. [ 6 ]

يمكن الإبلاغ عن التوقيت الذري الدولي (TAI) باستخدام الوسائل التقليدية لتحديد الأيام، الموروثة من معايير زمنية غير موحدة تعتمد على دوران الأرض. تحديدًا، يُستخدم كل من اليوم اليولياني والتقويم الغريغوري . تمت مزامنة التوقيت الذري الدولي (TAI) بهذا الشكل مع التوقيت العالمي المنسق (UTC) في بداية عام 1958، ومنذ ذلك الحين، تباعد التوقيتان تدريجيًا، ويعود ذلك أساسًا إلى تباطؤ دوران الأرض.

عملية

التوقيت الذري العالمي (TAI) هو متوسط ​​مرجح للوقت الذي تقيسه أكثر من 450 ساعة ذرية في أكثر من 80 مختبرًا وطنيًا حول العالم. [ 3 ] معظم هذه الساعات هي ساعات السيزيوم ؛ إذ يعتمد تعريف الثانية في النظام الدولي للوحدات (SI) على السيزيوم . [ 7 ] تتم مقارنة هذه الساعات باستخدام إشارات نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ونقل الوقت والتردد عبر الأقمار الصناعية في كلا الاتجاهين . [ 8 ] وبفضل عملية حساب متوسط ​​الإشارة، يتميز التوقيت الذري العالمي (TAI) بثبات يفوق ثبات أفضل ساعة من الساعات المكونة له بعشرة أضعاف.

تبث كل مؤسسة مشاركة، في الوقت الفعلي ، إشارة ترددية مصحوبة برموز زمنية ، تمثل تقديرها للتوقيت الذري العالمي (TAI). تُنشر الرموز الزمنية عادةً بصيغة التوقيت العالمي المنسق (UTC)، الذي يختلف عن التوقيت الذري العالمي بعدد صحيح معروف من الثواني. يُشار إلى هذه المقاييس الزمنية بالصيغة UTC(NPL) ، حيث يشير NPL هنا إلى المختبر الفيزيائي الوطني في المملكة المتحدة . يمكن الإشارة إلى صيغة التوقيت الذري العالمي بالصيغة TAI(NPL) . يجب عدم الخلط بين هذه الصيغة و TA(NPL) ، التي تشير إلى مقياس زمني ذري مستقل، غير متزامن مع التوقيت الذري العالمي أو أي توقيت آخر.

تُقارن الساعات في مختلف المؤسسات بانتظام. ويقوم المكتب الدولي للأوزان والمقاييس (BIPM، فرنسا) بدمج هذه القياسات لحساب المتوسط ​​المرجح الذي يُشكل مقياسًا زمنيًا أكثر استقرارًا. [ 3 ] يُنشر هذا المقياس الزمني المُدمج شهريًا في "التعميم T" [ 9 ] ، وهو المقياس الزمني الذري القياسي (TAI). يُعبَّر عن هذا المقياس الزمني في شكل جداول الفروقات UTC  − UTC( k ) (المساوية لـ TAI  − TAI( k )) لكل مؤسسة مشاركة k . كما يُقدم التعميم نفسه جداول TAI  − TA( k ) لمختلف المقاييس الزمنية الذرية غير المتزامنة.

يمكن تصحيح الأخطاء في النشر بإصدار نسخة منقحة من التعميم T المعيب أو بتضمين تصحيحات في تعميم T لاحق. وبخلاف ذلك، لا يُعاد النظر في مقياس TAI بعد نشره في التعميم T. وبالنظر إلى الماضي، يُمكن اكتشاف أخطاء في TAI وتقديم تقديرات أدق لمقياس الزمن الحقيقي. ولأن التعاميم المنشورة نهائية، فإن التقديرات الأفضل لا تُنشئ نسخة أخرى من TAI، بل تُعتبر بمثابة تحقيق أفضل للزمن الأرضي (TT).

تاريخ

كانت المقاييس الزمنية الذرية المبكرة تتألف من ساعات كوارتز بترددات مُعايرة بواسطة ساعة ذرية واحدة؛ ولم تكن هذه الساعات تعمل بشكل مستمر. بدأت خدمات ضبط الوقت الذري تجريبياً عام 1955، باستخدام أول ساعة ذرية من السيزيوم في المختبر الفيزيائي الوطني بالمملكة المتحدة (NPL) . استُخدمت هذه الساعة كأساس لمعايرة ساعات الكوارتز في مرصد غرينتش الملكي ، ولإنشاء مقياس زمني يُسمى غرينتش الذري (GA). بدأ المرصد البحري الأمريكي استخدام مقياس A.1 في 13 سبتمبر 1956، باستخدام ساعة ذرية تجارية من نوع أتوميكرون ، تلاه مقياس NBS-A في المكتب الوطني للمعايير في بولدر، كولورادو، في 9 أكتوبر 1957. [ 10 ]

بدأ المكتب الدولي للتوقيت (BIH) العمل بنظام التوقيت، T m أو AM، في يوليو 1955، مستخدمًا ساعات السيزيوم المحلية ومقارنات مع ساعات بعيدة باستخدام طور إشارات الراديو ذات التردد المنخفض جدًا (VLF) . وتم تحديد نظام التوقيت BIH، A.1، وNBS-A، بفترة زمنية في بداية عام 1958. [ أ ] تطورت الإجراءات التي استخدمها المكتب الدولي للتوقيت، وتغير اسم نظام التوقيت: A3 في عام 1964 [ 12 ] و TA(BIH) في عام 1969. [ 13 ]

تم تعريف الثانية في النظام الدولي للوحدات بدلالة ذرة السيزيوم في عام 1967. وفي الفترة من 1971 إلى 1975، اتخذ المؤتمر العام للأوزان والمقاييس واللجنة الدولية للأوزان والمقاييس سلسلة من القرارات التي حددت مقياس الوقت التابع للمكتب الدولي للأوزان والمقاييس باسم التوقيت الذري الدولي (TAI). [ 14 ]

في سبعينيات القرن العشرين، اتضح أن الساعات المشاركة في التوقيت الذري العالمي (TAI) كانت تعمل بسرعات مختلفة نتيجة لتمدد الزمن بفعل الجاذبية ، وبالتالي، فإن مقياس TAI الموحد كان يمثل متوسط ​​ارتفاعات الساعات المختلفة. ابتداءً من التاريخ اليولياني 2443144.5 (1 يناير 1977، الساعة 00:00:00 بالتوقيت الذري العالمي)، أُجريت تصحيحات على مخرجات جميع الساعات المشاركة، بحيث يتوافق التوقيت الذري العالمي مع الزمن الذاتي عند مستوى سطح البحر ( مستوى سطح البحر المتوسط ). ولأن الساعات كانت، في المتوسط، أعلى بكثير من مستوى سطح البحر، فقد أدى ذلك إلى تباطؤ التوقيت الذري العالمي بمقدار جزء واحد تقريبًا من التريليون. ولا يزال مقياس الزمن السابق غير المصحح يُنشر تحت اسم EAL ( Échelle Atomique Libre ، أي المقياس الذري الحر ). [ 15 ]

تُعتبر اللحظة التي بدأ فيها تطبيق التصحيح الجاذبي بمثابة بداية حقبة زمنية لكل من التوقيت الإحداثي المركزي (TCB)، والتوقيت الإحداثي الجيومركزي (TCG)، والتوقيت الأرضي (TT)، والتي تُمثل ثلاثة مقاييس زمنية أساسية في النظام الشمسي . [ 16 ] وقد حُددت جميع هذه المقاييس الزمنية الثلاثة لتُقرأ JD 2443144.5003725 (1 يناير 1977 00:00:32.184) في تلك اللحظة تحديدًا. [ ب ] ومنذ ذلك الحين، أصبح التوقيت الذري العالمي (TAI) تجسيدًا للتوقيت الأرضي (TT)، وفقًا للمعادلة TT(TAI)  = TAI  + 32.184  ثانية. [ 17 ]

تم التشكيك في استمرار وجود التوقيت الذري الدولي (TAI) في رسالة عام 2007 من المكتب الدولي للأوزان والمقاييس (BIPM) إلى الاتحاد الدولي للاتصالات الراديوية (ITU-R)، والتي نصت على ما يلي: "في حالة إعادة تعريف التوقيت العالمي المنسق (UTC) بدون ثوانٍ كبيسة، ستنظر فرقة العمل المعنية بالتوقيت العالمي المنسق (CCTF) في مناقشة إمكانية إلغاء التوقيت الذري الدولي (TAI)، لأنه سيظل موازياً للتوقيت العالمي المنسق (UTC) المستمر." [ 18 ]

العلاقة بتوقيت UTC

على عكس التوقيت الذري (TAI)، يُعد التوقيت العالمي المنسق (UTC) مقياسًا زمنيًا غير متصل ، حيث يتم تعديله دوريًا بإضافة ثوانٍ كبيسة. وبين هذه التعديلات، يتكون من أجزاء تُقابل التوقيت الذري بإزاحة ثابتة. منذ بدايته عام 1961 وحتى ديسمبر 1971، كانت التعديلات تُجرى بانتظام بأجزاء من الثواني الكبيسة لتقريب التوقيت العالمي المنسق (UTC) من التوقيت العالمي المنسق 2 (UT2) . بعد ذلك، أصبحت هذه التعديلات تُجرى بالثواني الكاملة فقط لتقريب التوقيت العالمي المنسق 1 (UT1) . كان هذا حلًا وسطًا لتمكين بث مقياس زمني على الملأ. وقد ساهمت التعديلات الأقل تكرارًا بالثواني الكاملة في جعل المقياس الزمني أكثر استقرارًا وأسهل في المزامنة دوليًا. وحقيقة أنه لا يزال يُقارب التوقيت العالمي المنسق 1 (UT1) تعني أن المهام، مثل الملاحة ، التي تتطلب مصدرًا للتوقيت العالمي المنسق، لا تزال تُلبى احتياجاتها بشكل جيد من خلال البث العام للتوقيت العالمي المنسق. [ 19 ]

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. ↑ تم ضبطها لقراءة التاريخ اليولياني 2436204.5 (1 يناير 1958 00:00:00) عند لحظة UT2 المقابلة . ومع ذلك، استخدم كل مرصد قيمته الخاصة لـ UT2. [ 11 ]
  2. ↑ إن الإزاحة البالغة 32.184 ثانية تهدف إلى توفير الاستمرارية مع وقت التقويم الفلكي الأقدم .

مراجع

الحواشي

  1. ↑ ITU 2013 ، sv "التوقيت الذري الدولي (TAI)".
  2. ↑ غينو، ب. (1986). "هل التوقيت الذري الدولي (TAI) توقيت إحداثي أم توقيت ذاتي؟". الميكانيكا السماوية . 38 (2): 155-161 . Bibcode : 1986CeMec..38..155G . doi : 10.1007/BF01230427 . S2CID 120564915 . 
  3. ١ ٢ ٣ التقرير السنوي للمكتب الدولي للأوزان والمقاييس حول الأنشطة الزمنية (ملف PDF) . المجلد ١٥. المكتب الدولي للأوزان والمقاييس. ٢٠٢٠. ص ٩. ISBN   978-92-822-2280-5ISSN 1994-9405 . مؤرشف ( PDF) من الأصل بتاريخ 14 أغسطس 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 يونيو 2022 . 
  4. ↑ بيزوار، كريستيان (6 يناير 2026). "النشرة ج 71" . باريس: معهد البحوث الاقتصادية والاجتماعية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 يناير 2026 .
  5. ↑ بيزوار، كريستيان (6 يوليو 2016). "النشرة ج 52" . باريس: معهد البحوث الاقتصادية والاجتماعية . مؤرشف من الأصل في 13 أغسطس 2017. تم الاطلاع عليه في 31 ديسمبر 2016 .
  6. ↑ «لا تُعدّل ساعتك: العلماء يُعلنون انتهاء العمل بالثانية الكبيسة» . صحيفة الغارديان . وكالة فرانس برس. ١٨ نوفمبر ٢٠٢٢. ISSN 0261-3077 . تاريخ الاطلاع: ٢٣ أكتوبر ٢٠٢٤ . 
  7. ↑ McCarthy & Seidelmann 2009 ، ص 207، 214.
  8. ↑ الملحق التوضيحي للتعميم رقم T الصادر عن المكتب الدولي للأوزان والمقاييس (ملف PDF) ، المكتب الدولي للأوزان والمقاييس ، 12 يوليو 2021، مؤرشف (ملف PDF) من النسخة الأصلية في 9 أكتوبر 2022 ، تم الاطلاع عليه في 16 يونيو 2022
  9. ↑ التعميم T ، المكتب الدولي للأوزان والمقاييس ، تم الاطلاع عليه في 16 يونيو 2022
  10. ↑ مكارثي وسيدلمان 2009 ، ص 199-200.
  11. ↑ غينو 2000 ، ص 181.
  12. ↑ ألين، ستيف. "حقبة TAI هي 1961-01-01T20:00:00 UT2" . مرصد UCO/Lick. مؤرشف من الأصل في 10 أكتوبر 2021. تم الاسترجاع في 21 يناير 2019. بحلول عام 1964 ، أدركت BIH أن بعض الساعات الذرية أفضل بكثير من غيرها، وقامت ببناء A3 بناءً على أفضل 3
  13. ↑ مكارثي وسيدلمان 2009 ، ص 200-201.
  14. ↑ مكارثي وسيدلمان 2009 ، ص 203-204.
  15. ↑ مكارثي وسيدلمان 2009 ، ص 215.
  16. ↑ برومبيرغ، ف. أ.؛ كوبيكين، س. م. (مارس 1990). "المقاييس الزمنية النسبية في النظام الشمسي". الميكانيكا السماوية وعلم الفلك الديناميكي . 48 (1): 23-44 . Bibcode : 1990CeMDA..48...23B . doi : 10.1007/BF00050674 . ISSN 0923-2958 . S2CID 120112678 .  
  17. ↑ مكارثي وسيدلمان 2009 ، ص 218 – 219.
  18. ↑ "CCTF 09-27" (ملف PDF) . المكتب الدولي للأوزان والمقاييس. 3 سبتمبر 2007. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 16 مارس 2012. تم الاطلاع عليه في 24 سبتمبر 2018 .
  19. ↑ مكارثي وسيدلمان 2009 ، ص 227 – 229.

فهرس