menu 4 ИЗСЛЕДВАНЕ НА ВСЕЛЕНАТА
Erasmus+: КД2: Стратегически партньорства в областта на образованието, обучението и младежта

Световно координирано време

Меридианът на Железния остров

Слънчевото време е различно за различните места на Земята, тъй като Слънцето изгрява и залязва на различните места по различно време (обядът настъпва по различно време). По-точно казано, за всеки един земен меридиан важи различно време. Въпреки това обаче, не би било практично да има различно време за всяко едно място на Земята. Поради това е било взето решение да се използва едно и също време за покрупните области. От решаващо значение е било да се постигне споразумение за това къде на Земята ще се измерва т. нар. начално (главно или нулево) време. Първоначално, за най-оптимална точка е бил използван най-западният остров на Канарските острови - Железният остров (остров Ферро, от лат. дума „ferrum” – „желязо”). 

Този остров е бил предложен още от Клавдий Птолемей през 150 г. сл. Хр., тъй като всички места са били източно от този меридиан, и по този начин географската дължината е могла да бъде изразявана с положителни числа. На практика това е направено едва през 1634 г. от френския крал Луи XIII въз основа на срещи с най-важните европейски астрономи и географи. Впоследствие той наредил да се преправят всички карти във Франция, като се съобразят с избора на Меридиана на Железния остров като начален (главен или нулев) меридиан. Това е било валидно не само за Франция, но и за почти цяла Европа (с изключение на Англия).

Гринуички меридиан

Меридианът на Железния остров е използван като начален (главен или нулев) меридиан във Франция до 1792 г., когато е бил заменен от Парижкия меридиан. На други места в Европа Меридианът на Железния остров е използван чак до 1884 г., когато с друго международното споразумение за начален меридиан е бил избран Гринуичкият меридиан, преминаващ през обсерваторията в английския град Гринуич. За избора на този меридиан, използван в Англия като начален меридиан още от 1721 г., голяма роля е изиграло обстоятелството, че меридианът е преминавал през обсерваторията, което е позволявало по-точно измерване на времето. Постигането на глобално съгласие за един общ начален меридиан е било много важно, защото дотогава на практика почти всяка голяма държава си била създала свой собствен начален меридиан. Например Португалия определяла географските дължини от остров Терсейра, Испания - от град Толедо, Франция (както бе споменато по-горе) - от град Париж, Холандия - от остров Тенерифе, Дания - от град Копенхаген, Италия - от градовте Рим или Пиза, Русия - от град Санкт Петербург (или по-точно от обсерваторията в Пулково) и т. н. Начални меридиани били и меридианите, пресичащи Йерусалим и Филаделфия.

Определянето на Гринуичкия меридиан за официален начален меридиан е било решено на специална конференция (Международна конференция за меридиана – англ. International Meridian Conference), организирана по инициатива на президента на САЩ Честър Артър през октомври 1884 г. във Вашингтон с участието на 41 делегати от 25 държави. По онова време две трети от всички кораби вече са използвали този меридиан като начален (английският астроном сър Джордж Ери е държал той да бъде спазван от английските кораби още от 1851 г.). В подкрепа на Гринуичкия меридиан на споменатата конференция са гласували представителите на 22 държави, Франция и Бразилия са се въздържали, а остров Хаити (тогавашният Сан Доминго) е гласувал против.

Освен установяването на началния меридиан, на конференцията са били приети и други заключения относно времето, като например, че основната универсална единица за време ще бъде средният слънчев ден, започващ в полунощ. Нулевият меридиан дълго време е бил символизиран от месингова лента в двора на обсерваторията в Грунуич, а по-късно е била заменена с лента от неръждаема стомана, а от 16 декември 1999 г. меридианът се отчита със зелен лазер, насочен на север към нощното небе на Лондон. Въпреки това, GPS устройствата в Гринуич показват, че лентата на нулевия меридиан в Гринуич не е с точно нулева дължина, а е на 102.478 м от меридиана (Гринуички меридиан е разположен на 5.3” западна дължина), което произтича от най-новият анализ от 2015 г. и по-специално, от това, че наклонът на вертикалата, измерена от равнината на земната повърхност на даденото място, не е равна на 90 градуса. Отчетени са и други явления, но тяхното влияние е по-малко значимо.

Координирано универсално време

Времето, от което е определено гражданското време, използвано в цял свят, се нарича Координирано универсално време (UTC - Coordinated Universal Time). Координираното универсално време следва Средното време по Гринуич (GMT - Greenwich Mean Time) За разлика от Средното време по Гринуич, което се определя от видимото движение на небесните обекти, следователно от движението на Земята спрямо отдалечени небесни космически обекти (звезди, квазари), Координираното универсално време е свързано с Международното атомно време (TAI – Temps Atomique International), т. е. с времето, измервано с атомен часовник. Тъй като разликата между Координирано универсално време и Централно слънчево време е приблизително една секунда, тази разлика се елиминира чрез въвеждане на т. нар. високосна секунда в полунощ на 30 юни срещу 1 юли, съответно в полунощ на 31 декември срещу 1 януари (за последен път високосната секунда е добавено в полунощ на 31.12.2016 г. срещу 01.01.2017 г.). Основната систематична причина за разликата между двете времена е забавянето на въртенето на Земята около оста и, и следователно високосните секунди винаги се прибавят, но теоретично е възможно и високосната секунда да бъде премахната. Общата разлика, нарастваща още от 1972 г., когато разликата е била 10 секунди, до 2019 г., е достигнала 37 секунди (в този времеви интервал са били прибавени 27 високосни секунди). 

Забележка: За да се направи т. нар. световно време (UT – Universal Time, Greenwich Mean Time) още по-точно, на 1 януари 1956 г. са въведени няколко системи от световно време, в зависимост от това какви неравенства компенсират. 

■ Най-простата версия на световното време е UT0, определено за Гринуич от астрономически наблюдения на ежедневните движения на звездите, Луната, спътниците и извънгалактичните радио-източници (особено квазарите). Тази система от време не включва никакви компенсации.
■ Основната система за световно време се нарича UT1. За разлика от UT0, тя компенсира движението на земните полюси водещо до промени в позициите на отделните меридиани. Определя се от въртенето на Земята по отношение на далечни небесни обекти. Подобно на системата UT0, и UT1 е неравномерна поради неравномерността на въртенето на Земята. Неточността ѝ е 3 ms на ден.
■ Подтип на системата UT1 е времето UT1R, с което се компенсират нередностите във въртенето на Земята поради различни приливни събития (приливи и отливи), т.е. нередности с период, по-малък от 35 дни.
■ Друга времева система е системата UT2, в която поради системата UT1 се компенсират нередностите, породени от въртенето на Земята през годината. Понастоящем обаче тази система не е толкова разпространена.
■ Подтип на системата UT2 е времето UT2R, при което се компенсират ротационните нередности на Земята поради различни приливни явления (приливи и отливи). Нередностите в UT2R, следователно, се причиняват само от непредсказуеми промени в скоростта на въртене на Земята поради настъпили промени в тектониката на земните плочи, земетресения, но също така и поради други значителни масови движения в земната мантия, движение на водата в океаните (цунами) или на въздуха в земната атмосфера.
■ За измерването на времето е от съществено значение гореспоменатото координирано универсално UTC време, което, за разлика от всички гореспоменати системи, не отчита неравномерностите във въртенето на Земята, което е свързано с Международното атомно време TAI. Координираното универсално време UTC се определя от измерванията на времето в много национални лаборатории за време, оборудвани с атомни часовници; от тези измервания Международното бюро за мерки и теглилки (Bureau International des Poids et Mesures, BIPM) за основно е определило точно времето UTC, тъй като атомните часовници могат да се различават един от друг само с няколко наносекунди. 

Забележка: В допълнение към Координираното универсално време се използва и „по-бързата“ предварителна стойност на времето UTCr (UTC rapid). 

Високосната секунда е разликата между Координираното универсално време и Универсалното време UT1. Ако разликата между тях се увеличи на 0,9 секунди, се взема решение да се вмъкне (или премахне) една секунда в полунощ на 30 юни или на 31 декемви, както беше посочено по-горе. Интересното е, че системата GPS не използва прибавянето на високосни секунди. По този начин разликата между UTC и UT1 все още съответства на 19 секунди, така както е било още през 1980 г. Всичко това обаче се компенсира от софтуерите в GPS- приемниците.