Эффекты изменения второго определения в атомных часах для компенсации високосных секунд

Международный союз электросвязи (МСЭ) — это организация, занимающаяся стандартизацией всеобщего скоординированного времени (UTC). ITU обсуждает возможность избавиться от так называемых високосных секунд по разным причинам. Вспомогательная секунда добавляется, чтобы учесть замедление вращения Земли и результирующую разницу между нашим земным временем и астрономическим временем. В соответствии с текущим определением дополнительная секунда добавляется, если Международное бюро мер и весов (BIPM) обнаружит, что разница между земными атомными часами и астрономическим временем составляет 0,9 секунды. Полгода спустя дополнительная секунда вычитается из земного времени, останавливая все часы на секунду.

Поскольку этот процесс не является детерминированным, МСЭ обсудил вопрос об избавлении от дополнительных секунд, поскольку всегда есть несколько компьютерных систем, которые не могут справиться с дополнительными секундами без сбоев (например, российская система ГЛАНОСС.

Я начал дискуссию с одним из моих профессоров о простом изменении способа, которым наши атомные часы отсчитывают секунду, который в настоящее время определяется квантовыми изменениями атомов цезия — одна секунда равна 9 192 631 770 квантовых изменений. Я предложил просто переопределить это определение, указав на несколько квантовых изменений больше в секунду, что сделает секунду фактически длиннее и, таким образом, сделает нерелевантной причину дополнительной секунды. Мой профессор возразил, что это было бы огромной ошибкой, и нам, к сожалению, пришлось прекратить обсуждение.

Помимо очевидных организационных проблем, связанных с изменением этого определения, я не могу думать ни о каких технических или физических проблемах, поскольку отображение произвольного количества квантовых изменений на любой временной интервал не является чем-то физическим или математически выведенным (как, например, PI). Кроме того, некоторые компьютерные системы, требующие очень высокого временного разрешения (например, GPS или Galileo), уже вообще не учитывают дополнительные секунды - так что, резюмируя, я пока не вижу никаких проблем с моей аргументацией.

У меня завтра контрольная, и у меня возникло странное ощущение, что тогда эта дискуссия продолжится, изменив мою итоговую оценку. Можете ли вы назвать какие-нибудь технические, математические или физические проблемы, о которых я еще не подумал? Это действительно сводит меня с ума.


person Lars    schedule 26.01.2012    source источник
comment
Високосные секунды не являются детерминированными. Вы бы постоянно переопределяли продолжительность секунды на основе данных IERS? Вы действительно хотите иметь таблицу преобразования данных: 1 секунда в 2013 году = X || 1 секунда в 2014 году = Y || 1 секунда в 2031 году = Z ... Как бы вы справились с длительными научными экспериментами, в которых измерение секунды менялось в ходе эксперимента?   -  person dfc    schedule 14.03.2014


Ответы (2)


хорошо, я разговаривал с другим профессором, и в основном все сводится к Международной системе единиц (СИ) или Общей системе единиц. Большинство определенных единиц измерения основаны на очень небольшом наборе переменных, таких как вес атома или определение секунды. Если вы измените продолжительность секунды, чтобы приспособить ее к чему-то «приземленному», например, к положению Земли, вам также придется переопределить почти все единицы СИ, что окажет такое огромное влияние на все научные области, что никто не осмелится изменить его.

Итак, в заключение, как я и подозревал: причина, по которой он не меняется, организационная, а не физическая. Нет никакой физической причины не менять второе определение Земли и не оставлять астрономическую систему такой, какая она есть.

person Lars    schedule 26.01.2012
comment
У вашей идеи действительно есть прецедент, если я правильно понимаю статью в Википедии о UTC. Цитата: В спорном решении частота сигналов была первоначально установлена ​​в соответствии со скоростью UT, но затем поддерживалась на той же частоте с помощью атомных часов и намеренно отклонялась от UT. Когда расхождение значительно увеличилось, сигнал был сдвинут по фазе (ступенчато) на 20 мс, чтобы привести его обратно в соответствие с UT. До 1960 года использовалось 29 таких ступеней.[28] - person Prof. Falken; 23.08.2012

Чрезвычайно поздний ответ, извините. Ваше предложение:

«Я предложил просто переопределить это определение, указав на несколько квантовых изменений больше в секунду, что сделает секунду фактически длиннее и, таким образом, сделает неуместной причину дополнительной секунды».

Физическая проблема такого переопределения секунды в системе СИ представляет собой смешение двух совершенно разных процедур измерения времени. С одной стороны, вы все еще хотите использовать атомные часы, но с другой стороны, вы хотите связать их непосредственно с астрономическими наблюдениями. Эта связь потребует постоянного переопределения секунд СИ, потому что скорость вращения Земли нерегулярна и меняется. Совершенно невыполнимо с научной точки зрения.

Основная идея секунд SI и UTC состоит в том, чтобы иметь секунды с постоянной продолжительностью во времени — действительная физическая мотивация! Лично я нахожу идею високосных секунд приемлемой. До сих пор никто не сделал лучшего предложения по соединению астрономии и атомного времени. Дискуссия МСЭ касается только того, устраним ли мы эту связь и примем ли наш календарный день как атомный день, не зависящий от астрономических наблюдений или нет (в крайнем случае через несколько сотен лет полночь превратится в полдень).

В остальном вы также правы, когда говорите, что переопределение секунды в системе СИ подразумевает большую организационную проблему.

person Meno Hochschild    schedule 12.03.2014