ΔT (시간 측정)

섬네일|1657년부터 2022년까지의 ΔT 대 시간 그래프IERS Rapid Service/Prediction Center (c. 1986). Historic Delta T and LOD. Source attributed data to McCarthy and Babcock (1986). Retrieved April 2022.IERS Rapid Service/Prediction Center. Delta T determinations. Retrieved April 2022. 

정밀한 시간 측정에서 ΔT (델타 T, 델타-T, 델타T, DT)는 국제원자시의 고정된 길이의 하루(86,400초)와 지구의 자전 주기의 차이가 누적된 효과를 측정한 것이다. 공식적으로 ΔT는 세계시(UT, 지구 자전에 따라 정의됨)와 지구시(TT, 지구 자전과 무관함) 사이의 시간 차이 이다. 1902년 초 ΔT 값은 약 0이었고, 2002년에는 약 64초였다. 따라서 그 세기 동안 지구의 자전은 원자시의 하루에 필요한 시간보다 약 64초 더 길었다. 하루의 길이에 대한 이러한 장기적인 편차 외에도 단기적인 하루 길이 변동()이 있으며, 이는 별도로 다룬다.

2017년 초부터 하루의 길이는 기존 값에 매우 가까웠고, ΔT는 69초에서 반초 이내로 유지되었다.(영국 수로국이 작성한 도표).

 계산 
지구의 회전 속도는 이며, 하루는 한 주기 에 해당한다. 회전 가속도 는 주기의 변화율 을 주며, 이는 일반적으로 로 표현된다. 이는 시간 역수의 차원을 가지며 일반적으로 세기당 밀리초(ms/day/cy) 단위로 보고된다 (즉, (ms/day)/cy로 이해됨). 를 적분하면 시간에 대한 ΔT의 표현식을 얻는다.

 세계시 
세계시는 지구의 자전에 기반한 시간 척도로, 단기간(하루에서 한 세기까지) 동안 다소 불규칙하며, 따라서 이에 기반한 시간은 108분의 1보다 더 나은 정확도를 가질 수 없다. 그러나 여러 세기 동안 더 크고 일관된 효과가 관찰되었다. 지구의 자전 속도는 피할 수 없이 느려지고 있다. 이러한 관찰된 자전 속도의 변화는 두 가지 주요 힘에 기인하는데, 하나는 지구의 자전 속도를 감소시키고 다른 하나는 증가시킨다. 장기적으로 지배적인 힘은 자전 속도를 늦추는 조석 마찰이며, 이는 약  ms/day/cy 또는  ms/cy를 기여하며, 이는 매우 작은 부분적 변화  day/day와 같다. 반대 방향으로 작용하여 속도를 높이는 가장 중요한 힘은 최종 빙하기 말에 대륙 빙상이 녹은 결과로 여겨진다. 이는 엄청난 무게를 제거하여 그 아래의 땅이 극지방에서 위로 반동하기 시작하게 했으며, 이 효과는 오늘날에도 발생하고 있으며 정지 균형에 도달할 때까지 계속될 것이다. 이러한 "후빙기 반동"은 질량을 지구의 자전축에 더 가깝게 가져오며, 이는 각운동량 보존 법칙에 따라 지구가 더 빨리 회전하게 한다. 이는 팔을 안으로 당겨 더 빨리 회전하는 아이스 스케이터와 유사하다. 모델은 이 효과가 약 −0.6 ms/day/cy를 기여한다고 추정한다. 이 두 가지 효과를 결합하면 지구 자전의 순 가속도(실제로는 감속도) 또는 평균 태양일(LOD) 길이의 변화는 +1.7 ms/day/cy 또는 +62 s/cy2 또는 +46.5 ns/day2이다. 이는 지난 27세기 동안의 천문 기록에서 도출된 평균 속도와 일치한다.McCarthy & Seidelmann 2009, 88–89.Naval Oceanography Portal "Long-term Delta T"Naval Meteorology and Oceanography Command "Suggested Reading" , Delta T information - McCarthy, D.D. and A.K. Babcock, Physics of the Earth and Planetary Interiors, Vol. 44, 1986, 281-292

 지구시 
지구시는 이전 역표시 (ET)와 연속성을 제공하도록 정의된 이론적 균일 시간 척도이다. ET는 1948-1952년에 제안(및 채택 합의)Explanatory Supplement to the Astronomical Ephemeris and the American Ephemeris and Nautical Almanac, Nautical Almanac Offices of UK and US (1961), at pp. 9 and 71.되어 그 당시 가능한 한 중력적으로 균일한 시간 척도를 형성하기 위한 독립적인 시간 변수였으며, 특정 관찰된 불일치를 수용하기 위해 새로운 방식으로 해석된 사이먼 뉴컴의 태양 표(1895)의 정의에 의존했다.See G M Clemence's proposal of 1948, contained in his paper: "On the System of Astronomical Constants", Astronomical Journal (1948) vol.53 (6), issue #1170, pp 169–179; also G M Clemence (1971), "The Concept of Ephemeris Time", in Journal for the History of Astronomy v2 (1971), pp. 73–79 (giving details of the genesis and adoption of the ephemeris time proposal); also article Ephemeris time and references therein. 뉴컴의 표는 1900년부터 1983년까지 태양의 모든 천문 역표의 기초를 형성했다. 이 표는 원래 그리니치 평균시와 평균 태양일의 용어로 표현(및 발행)Newcomb's Tables of the Sun (Washington, 1895), Introduction, I. Basis of the Tables, pp. 9 and 20, citing time units of Greenwich Mean Noon, Greenwich Mean Time, and mean solar dayW de Sitter, on p. 38 of Bulletin of the Astronomical Institutes of the Netherlands, v4 (1927), pp.21–38, "On the secular accelerations and the fluctuations of the moon, the sun, Mercury and Venus", which refers to "the 'astronomical time', given by the earth's rotation, and used in all practical astronomical computations", and states that it "differs from the 'uniform' or 'Newtonian' time".되었지만, 나중에 1960~1983년 기간에 대해서는 1948~1952년에 채택된 ET 제안에 따라 ET의 용어로 표현된 것으로 취급되었다.See p. 612 in Explanatory Supplement to the Astronomical Almanac, ed. P K Seidelmann, 1992, confirming introduction of ET in the 1960 edition of the ephemerides. ET는 (현대 결과에 비추어)See especially F R Stephenson (1997), and Stephenson & Morrison (1995), book and papers cited below. 이제 1750년과 1890년 사이(1820년을 중심으로)의 평균 평균 태양 시간과 거의 일치하는 것으로 볼 수 있다. 이는 뉴컴의 표가 기반한 관측이 수행된 기간이기 때문이다. TT는 엄격하게 균일하지만(SI 초에 기반하며, 모든 초는 다른 모든 초와 동일하다), 실제로는 국제원자시 (TAI)에 따라 1014분의 1의 정확도로 실현된다.

 지구의 자전 속도 
지구의 자전 속도는 시간, 즉 지구의 각 위치(특히 가상의 평균 태양에 대한 그리니치 자오선의 방향)를 얻기 위해 통합되어야 한다. +1.7 ms/d/cy를 통합하고 결과 포물선을 1820년에 맞추면 (첫 번째 근사치로) ΔT에 대해  초를 얻는다.A similar parabola is plotted on p. 54 of McCarthy & Seidelmann (2009). 일식을 이용한 ΔT의 평활화된 역사적 측정값은 기원전 500년(기원전 501년)에 약 +17190 s, 기원 0년(기원전 1년)에 +10580 s, 500년에 +5710 s, 1000년에 +1570 s, 1500년에 +200 s이다. 망원경이 발명된 후, 달에 의한 별의 엄폐를 관측하여 ΔT에 대한 더 밀접하고 정확한 값을 도출할 수 있었다. ΔT는 1680년과 1866년 사이에 +11 ± 6 s의 평탄에 도달할 때까지 계속 감소했다. 1902년 직전 약 30년 동안은 음수였으며, −6.64 s에 도달했다. 그 후 2000년 1월에 +63.83 s, 2018년 1월에 +68.97 s로 증가했다. 그리고 2020년 1월에는 +69.361 s로 증가했으며, 2019년 7월의 69.358 s에서 2019년 9월과 10월에는 69.338 s로 약간 감소했다가 2019년 11월과 12월에 다시 증가했다. 이는 UTC가 1초 조정으로 UT1을 추적하는 한 UTC에 점점 더 많은 윤초를 추가해야 할 것이다. (UTC에 사용되는 SI 초는 채택 당시 평균 태양시의 현재 초 값보다 이미 약간 짧았다.In "The Physical Basis of the Leap Second", by D D McCarthy, C Hackman and R A Nelson, in Astronomical Journal, vol.136 (2008), pages 1906–1908, it is stated (page 1908), that "the SI second is equivalent to an older measure of the second of UT1, which was too small to start with and further, as the duration of the UT1 second increases, the discrepancy widens."In the late 1950s, the caesium standard was used to measure both the current mean length of the second of mean solar time (UT2) (result: 9192631830 cycles) and also the second of ephemeris time (ET) (result: 9192631770 ± 20 cycles), see "Time Scales", by L Essen, in Metrologia, vol.4 (1968), pp.161–165, on p.162. The ephemeris figure was chosen for the SI second. Essen in the same 1968 article (p.162) stated that this "seemed reasonable in view of the variations in UT2".) 물리적으로 세계시의 그리니치 자오선은 과거와 미래 모두에서 지구시의 자오선보다 거의 항상 동쪽에 위치한다. +17190 s 또는 약  h는 71.625°E에 해당한다. 이는 기원전 500년(기원전 501년)에 지구의 더 빠른 자전이 균일한 TT를 사용하여 계산된 위치보다 동쪽으로 71.625° 떨어진 곳에서 개기 일식이 발생하게 했을 것임을 의미한다.

 1955년 이전 값 
1955년 이전의 모든 ΔT 값은 일식이나 엄폐를 통한 달 관측에 의존한다. 달의 조석 효과로 인한 마찰로 지구가 잃는 각운동량은 달로 전달되어 달의 각운동량을 증가시키며, 이는 달의 모멘트 팔(대략 지구로부터의 거리, 즉 달 궤도의 긴반지름)이 증가한다는 것을 의미한다(현재 약 +3.8 cm/년). 이는 케플러의 행성운동법칙에 따라 달이 지구 주위를 더 느린 속도로 공전하게 한다. 인용된 ΔT 값은 이러한 효과로 인한 달의 가속도(실제로는 감속도, 즉 음의 가속도)가 {{수학|{{sfrac|''dn'|dt}}}} = −26″/cy2이라고 가정한다. 여기서 은 달의 평균 항성 각운동이다. 이는 2002년 현재 에 대한 최상의 추정치인 −25.858 ± 0.003″/cy2에 가깝다.J.Chapront, M.Chapront-Touzé, G.Francou (2002): "A new determination of lunar orbital parameters, precession constant, and tidal acceleration from LLR measurements" (also in PDF).  Astronomy & Astrophysics 387, 700–709. 따라서 현재 값의 불확실성과 평활화를 고려할 때 ΔT를 다시 계산할 필요는 없다. 오늘날 UT는 초은하 전파원으로부터 형성된 관성 기준 프레임에 대한 지구의 관측된 방향이며, 항성시와 태양시 사이의 채택된 비율에 의해 수정된다. 여러 관측소에서의 측정은 국제 지구 자전 기준 좌표계 서비스 (IERS)에 의해 조정된다.

 현재 값 
정의에 따라 임을 상기한다. TT는 이론적이지만, 일반적으로 TAI + 32.184초로 실현되며, TAI는 UTC에 현재의 윤초를 더한 값이므로, 이다.

이는 으로 다시 쓸 수 있으며, 여기서 DUT1은 UT1 − UTC이다. DUT1 값은 매주 IERS 게시판 A와 여러 time signal service에서 발송되며, 이를 통해 현재 의 소스 역할을 한다.

 지질학적 증거 
조석 감속률은 지구-달 공전체계 역사 전반에 걸쳐 다양했다. 7천만 년 전 백악기 후기의 화석 연체동물 껍데기의 층 분석은 1년에 372일이 있었고, 따라서 그 당시 하루는 약 23.5시간 길었음을 보여준다. 조석 리듬암에 대한 지질학적 연구에 따르면, 6억 2천만 년 전에는 하루가 21.9±0.4시간 길었고, 1년에 13.1±0.1개의 삭망월과 400±7개의 태양일이 있었다. 그 당시부터 현재까지 달의 평균 후퇴 속도는 2.17±0.31 cm/년이었으며, 이는 현재 속도의 약 절반이다. 현재의 높은 속도는 자연 해양 주파수와 조석 주파수 사이의 근접한 공명 때문일 수 있다.

 각주 

 참고 문헌 
 맥카시, D.D. & 자이델만, P.K. 시간: 지구 자전에서 원자 물리학까지. 바인하임: Wiley-VCH. (2009). 
 모리슨, L.V. & 스테판슨, F. R. "Historical values of the Earth's clock error ΔT and the calculation of eclipses" (pdf, 862 KB), 천문학사 저널 35 (2004) 327–336.
 스테판슨, F.R. 역사적 일식과 지구의 자전. 케임브리지 대학교 출판부, 1997. 

 스테판슨, F. R. & 모리슨, L.V. "지구 자전의 장기적 변동: 기원전 700년 ~ 서기 1990년". 런던 왕립학회 철학회보, 시리즈 A 351''' (1995) 165–202. JSTOR 링크. 델타-T의 '성장'이 약 1500년 주기의 진동에 의해 변형되고 있다는 증거를 포함한다; 만약 그것이 사실이라면, 다음 몇 세기 동안 델타-T 값은 예상보다 느리게 증가할 것이다.

 외부 링크 
 IERS 급행 서비스-예측 센터 델타 T 값.
 로버트 반 겐트의 델타 T 웹페이지
 펠릭스 베르벨렌의 델타 T 웹페이지 (원래 죽은 URL에서 보관됨)
 프레드 에스페나크의 일식 예측과 지구의 자전 (원래 죽은 URL에서 보관됨)
 델타 T (ΔT)에 대한 다항식 표현식 에스페나크 및 미우스
 델타-T 차트 및 데이터 소프트웨어 (원래 죽은 URL에서 보관됨)

분류:시간 척도