Die Messung der Zeit ist die grundlegende Grundlage für die Genauigkeit des Internationalen Einheitensystems . Es ist daher notwendig, die Grundlagen der Zeitmessung zu verstehen und die doppelte Notwendigkeit zu verstehen: für alle Menschen verständlich und nützlich zu bleiben, so genau wie möglich zu sein.
Wie für jede Grundgröße ist es notwendig, das Konzept definieren zu können. Drei Punkte werden hier identifiziert:
Gleichzeitigkeit definiert experimentell, was t1 = t2 bedeutet (im Sinne der Äquivalenzbeziehung in der Mathematik: reflexiv, symmetrisch und transitiv). Im Rahmen der Newtonschen Physik, in der die Geschwindigkeiten nicht begrenzt sind, ist dies möglich und ermöglicht es, das Konzept simultaner Ereignisse zu definieren: Alle Ereignisse dieser Äquivalenzklasse sollen am selben Tag stattgefunden haben.
Um diesem Konzept den Status einer nachweisbaren Größe zu geben, ist es notwendig, experimentell eine Beziehung der Gesamtordnung (reflexiv, antisymmetrisch und transitiv) definieren zu können: Wir werden dann sagen, dass es möglich ist, von einem Datum zu sprechen, das später als ein anderes ist.
Unter diesen Bedingungen bleibt nur eine (oder mehrere) Abfolge von Ereignissen zu finden, bei denen sich alle Experimentatoren einig sind, dass sie aufeinander folgen. Die Wahl einer Zeitskala T = f (t) ist dann willkürlich, solange f (t) zunimmt: Wir definieren somit eine geologische, historische, sprachliche, chronochemische, psychologische Skala, ...
Wir können experimentell zwischen zwei DAUER eine binäre Beziehung herstellen, die Addition genannt wird und isomorph zur additiven Gruppe von Realen ist: Die Operation dt1 + dt2 = dt3 muss assoziativ sein, ein neutrales Element haben und wir müssen wissen, wie es dt1 bedeutet + dt2 = 0. Andererseits ist es meistens notwendig, ihm die Körperstruktur zu geben und das Axiom von Archimedes zu validieren: Das heißt, n .dt1 kann eine so lange Dauer haben, wie wir es wollen n groß genug nehmen. Dies wird oft übersehen: Zum Beispiel denken wir, dass die Zeit unendlich teilbar ist; Wir denken auch, dass die zukünftige oder vergangene Zeit keinen Horizont hat (wenn nicht, wissen wir, welche Transformation wir dafür tun müssen).
Dann können wir dt.1 / To definieren, um eine fundamentale Dauer zu sein, die als Einheit genommen wird.
Diese drei Begriffe bilden aus erkenntnistheoretischer Sicht die Grundlage für den Begriff der Zeitgröße in der Wissenschaft. Der experimentelle Charakter wurde betont. Dies ist nur wichtig, um sich von Diskussionen über psychologische oder andere Zeitelastizität abheben zu können .
Eine Einheit muss, um von allen Menschen akzeptiert zu werden, sein:
Einheitlichkeit, Genauigkeit und Stabilität sind miteinander verbunden und erfordern eine genaue wissenschaftliche Definition (vgl. Allans Varianz ).
Die Rotation der Erde verlangsamt sich unaufhaltsam: Wir wissen teilweise, wie wir sie korrigieren können; Dies ist jedoch weit von der Präzision der Atomuhren entfernt. Das Gleiche gilt für die Dauer der Erdumdrehung um die Sonne.
Die Schlussfolgerung war eine vorsichtige Entwicklung des internationalen Systems.
Das 0-Kelvin bedeutet, dass wir den transversalen Doppler-Effekt zweiter Ordnung korrigieren, genauso wie wir den Einfluss der Höhe aufgrund der Einstein-Verschiebung ( Pound-Rebka-Experiment 1959) und der Erdrotation ( Sagnac- Einstein) korrigieren Wirkung ).
Aus dem TAI erstellen wir die Referenzzeitskala UTC .
Eine selbst nukleare Uhr ist ein Instrument des Menschen . Es kann auch sehr genau sein, aber über kurze Zeitintervalle, da es aufgrund schlecht gesteuerter Parameter wie Temperatur oder Druck driften kann. Es kann auch leicht ungenau sein, aber in seiner Ungenauigkeit sehr stabil.
In einem Land führt jedes Labor mit Atomuhr (en) eine Atomzeit TA (k) durch. Im Allgemeinen werden die Angaben zur Funktionsweise der Uhren ( Allan-Varianz ) desselben Landes in einer Messstelle zentralisiert, die ein TA (Land) festlegt. In Frankreich ist die LNE-SYRTE am Pariser Observatorium für die Einrichtung der französischen Atomzeit TA (F) verantwortlich.
Diese Zeiten werden nach dem bestmöglichen Algorithmus (zuerst ALGOS, dann andere) erneut gruppiert, um den TA International zu erstellen , der jedoch von Metrologen verwendet wird, um die Abweichungen ihrer Uhren zu identifizieren und ihre Durchschnittswerte iterativ neu zu gewichten.
Gegenwärtig ist die USNO-Zeit diejenige, die über die Zeit die geringste Abweichung von diesem Durchschnitt aufweist, nämlich dem TAI, dessen Zuverlässigkeit durch die Redundanz sichergestellt wird. Ungefähr die gewichtete Rate von 340 Uhren in 56 Labors auf der ganzen Welt gibt dem TAI eine Genauigkeit von besser als 10 ^ (- 15) über 40 Tage, ABER dies ist eine Verzögerung, die NACH BIPM-Berechnungen bekannt ist.
Die terrestrische Zeit TT beträgt TAI + 32.184s: Sie wird vom BIPM auf Bestellung angefertigt. Es handelt sich um eine Glättung des TAI über einen längeren Zeitraum, wobei die Primärstandards mindestens ein Jahr lang überwacht werden. Es ist daher stabiler als das TAI, aber offensichtlich ist es SEHR verzögert. Es wird für bestimmte Zehnjahresmessungen wie die Periode von Pulsaren verwendet. Es wird auch zur Datierung alter Finsternisse verwendet.
Es sollte bekannt sein, dass trotz der aktuellen Genauigkeit der genaue Ort und Moment einer Sonnenfinsternis in 100 oder 1000 Jahren nicht mit einer Genauigkeit von mehr als einigen Sekunden vorhergesagt werden kann. Die Umstände oder die Manifestation dieses Phänomens auf der Erdoberfläche hängen mit der Erdrotation zusammen, und man kann sein Verhalten bisher nicht im Voraus vorhersagen. Umgekehrt ermöglicht es die Archäologie antiker Finsternisse, bestimmte Parameter neu einzustellen, um insbesondere den Unterschied zwischen TU, der mit der Erdrotation zusammenhängt, und TT, der per Definition vollkommen regelmäßig ist, festzustellen. A fortiori wurden die geologischen Zeitskalen des Neogens (-25 Myr) erst 2004 veröffentlicht (Gradstein & al, 2004), dank der Arbeit an Laskar- Symplektik-Integratoren (La2004-Skala).
Das BIPM sendet für Anwendungen die Grundlage der gesetzlichen Zeit , die als UTC ( Coordinated Universal Time ) bezeichnet wird, aber aus praktischen Gründen auf UT-Zeit eingestellt ist: An einem bestimmten Datum, das im Voraus angekündigt wurde, wird es um eine Schaltsekunde verschoben (wenn Nach einer Weile standen wir nicht mehr um Mitternacht auf und aßen um 5 Uhr morgens zu Mittag!). Schon seit31. Dezember 2005, UTC: = TAI + 33 s.
Diese Verzögerung, die sogar lange im Voraus festgelegt wurde, kann jedoch zu Fehlern führen, insbesondere im IT-Bereich oder in Anwendungen, die direkt mit der Zeit verbunden sind. Aus diesem Grund folgt beispielsweise die natürliche Zeit des GPS- Systems nicht den Schaltsekunden. Die Glonass- Systemzeit , die sie verfolgt, hatte Registrierungsfehler. Wir sprechen daher davon , diese Operation nur von Stunde zu Stunde durchzuführen, das heißt, die nächste Schaltstunde würde um einige Jahrtausende verschoben: Mit anderen Worten, wir werden die Verlangsamung des Schwenkens messen. Irdisch!
Die GPS-Zeit ist keine legale Zeit, obwohl sie eine hervorragende Zeit ist, da sie auf der TA-Zeit (USNO) basiert. Obwohl es für alle relativistischen Effekte korrigiert ist, muss es für die Indexvariationen des Troposhers, die nicht gut bekannt sind, korrekt korrigiert werden. Das Galileo-Projekt, das auf zwei Frequenzen senden wird, wird diese Schwierigkeit ein wenig verringern, wird aber immer existieren. Das ACES-Projekt Atomic Clock Ensemble in Space zielt darauf ab, eine noch präzisere Uhr, Pharao , in die Umlaufbahn zu bringen.
Andererseits können Zeitübertragungen nicht besser als 100 oder sogar 10 ps durchgeführt werden. Daher ist es notwendig, die Grundelektronik zu verbessern, aber bei einer Geschwindigkeit von 10 ps ist dies sehr schwierig. Die meisten Komponenten wie Steckverbinder sind nicht dafür ausgelegt. Dennoch Zeitübertragung wird immer besser und besser, zumindest in spezialisierten Laboratorien ( T2L2 , zum Beispiel).
Letztendlich basiert die UTC-Zeit auf der TAI-Zeit, die für den Moment auf UT um Schaltsekunden neu eingestellt wurde: Sie hat eine Genauigkeit von weniger als 50 ns und eine Genauigkeit <10 ^ (- 15). Es wird natürlich auf die Nullhöhe des Geoids zurückgebracht und berücksichtigt die Erdrotation (relativistische Effekte). [Ebenso gibt es eine geozentrische Erdzeit und eine baryzentrische Erdzeit (unter Berücksichtigung des Mondes) und eine heliozentrische Zeit. Es gibt offensichtlich eine galaktische Zeit.
Fortschritte bei optisch eingefangenen Ionenuhren (erwartete Genauigkeit 10 ^ (- 17)) sollen kommen; dann entscheidet sich das SI ( Internationales Einheitensystem ) für eine Änderung der Zeiteinheit in Übereinstimmung mit der aktuellen Definition.