Изменение шкалы времени в представлении.

Cтраница 1

Шкала времени t для всех трех кривых является общей. По осям ординат каждого из трех графиков величины давления р отложены в одинаковом масштабе.  

Шкала времени разделена на единичные интервалы, причем в каждом интервале происходит одно бросание монеты. Значение сигнала в данном интервале равно числу гербов минус число решек в группе из трех бросаний монеты - в данном интервале и в двух смежных интервалах.  

Шкала времени для полного выравнивания малых разностей напряжений в глубоких недрах может быть велика по сравнению с 4 6 - 109 лет. Эти температуры согласуются с оценками электрической проводимости.  

Шкала времени дана г, логарифмическом масштабе.  

Шкала времени дана в логарифмическом масштабе.  

Шкала времени определена для исследуемых систем.  

Радиоуглеродная шкала времени (0 - 60 тыс. лет) практически совпадает с продолжительностью последнего ледникового периода, что позволяет с успехом использовать метод радиоуглеродного датирования при изучении проблем позднечетвертичной геологии, климатологии и палео-гидрогеологии. Безусловно, что гидрология суши, а также гидрогеологические условия многих районов земного шара являлись производными от климатических условий. Эпохи похолодания климата, сопровождавшиеся плювиальными осадками, в современных аридных районах приводили к интенсивному питанию водоносных горизонтов, к формированию значительных естественных запасов подземных вод. Для реконструкции палеоклиматических условий в позднем плейстоцене - раннем голоцене радиоуглеродный метод используют в сочетании с палеоботаническими, палеогляциологическими, палеолимнологическими и другими видами исследований.  

Звездная шкала времени неудобна тем, что она не связана с движением Солнца, по которому живет человечество. Так, звездные сутки приблизительно на 4 мин короче средних солнечных суток. Поэтому была введена шкала солнечного времени, в которой размер секунды (солнечной секунды) определяется как 1 / 86400 часть истинных солнечных суток, - промежутка времени между двумя последовательными верхними кульминациями центра видимого диска Солнца на меридиане места наблюдения. Начальный момент совмещается при этом с началом любых определенных солнечных суток.  

Шкала всемирного солнечного времени UTO строится таким образом, что размер единицы остается равным средней солнечной секунде, а начало отсчета времени в течение каждых суток совмещается с моментом нижней кульминации среднего Солнца в начальном гринвичском меридиане. Эта шкала неравномерна вследствие перемещения полюсов Земли под влиянием изменений положения Солнца и Луны относительно Земли и сезонных колебаний частоты вращения Земли, вызываемых явлениями приливов, таянием полярных льдов и изменениями атмосферы. Эти неравномерности вносят систематические погрешности, которые вычисляются и соответствующие поправки регулярно публикуются Международным Бюро мер и весов. Учет поправок позволяет построить две исправленные шкалы всемирного времени: шкалу UT1, учитывающую влияние перемещения полюсов на положение меридианов, и шкалу UT2, учитывающую сезонные неравномерности частоты вращения Земли.  

Шкалу времени принимают логарифмической, так как время распада может колебаться в широких пределах - от долей секунды до десятков минут и даже часов.  

Астрономические наблюдения. Что такое "координированное время"?

Уважаемые посетители! Очень часто начинающие любители астрономии затрудняются определять время, отличное от местного. Действительно, измерение времени, особенно точного времени, требует больших затрат и знаний. Но оно жизненно необходимо для всего населения Земли. В публикуемой статье популярно рассказывается о времени, его измерении и использования времени для различных целей. Надеемся, что данная статья прольет свет на многие вопросы, которыми задаются начинающие любители астрономии и не только. Впервые статья опубликована в журнале "Земля и Вселенная" № 3 за1979 год. Пусть молодых любителей не пугает столь давний срок публикации. Все, что описано в статье используется в настоящее время.

Кандидат физико-математических наук Л. В. РЫХЛОВА

Что такое "координированное время"?

Вероятно, многим приходилось слышать слова "всемирное время", "эфемеридное время", "атомное время". Недавно появилось понятие "координированного", или, как иногда говорят, "согласованного" времени. Для чего нужно столько разных времен? Разные названия времени означают лишь различные методы его определения. Само время течет независимо от способов его измерения, подобно тому как расстояние между Москвой и Ленинградом остается неизменным, хотя, выражая его в километрах или милях, мы получаем разные величины.

Время регулирует повседневную жизнь человека. Но оно еще и отражает динамические свойства материи: изучение любых движений или изменений в окружающем нас мире немыслимо без непрерывной, равномерной и достаточно точной шкалы времени. В соответствии с этим перед наукой и практикой возникают следующие задачи: во-первых, выбрать удобные и точные единицы счета времени, основанные на каком-либо стабильном периодическом природном процессе, и установить систему отсчета времени, или, как говорят иначе, шкалу времени; во-вторых, создать счетчики равномерного времени и аппаратуру для их сличения; в-третьих, научиться сопоставлять показания этих счетчиков с тем природным процессом, который лежит в основе той или иной шкалы времени. В статье мы рассмотрим только первую из перечисленных проблем.

ТРИ ШКАЛЫ ВРЕМЕНИ.

В астрономии исторически сложились три шкалы для измерения времени. Вращением Земли вокруг оси задается шкала всемирного времени. Вращение Земли и смена дня и ночи определяют самую естественную единицу времени - сутки. Сутки - это промежуток времени между последовательными верхними кульминациями на данном меридиане одной из трех фиксированных точек небесной сферы: точки весеннего равноденствия, центра видимого диска Солнца (истинного Солнца) либо фиктивной точки, равномерно движущейся по экватору и называемой "средним солнцем". В соответствии с этим сутки бывают звездные, истинные солнечные или средние солнечные. Начальным меридианом при всех измерениях времени с 1884 года считается меридиан Гринвичской обсерватории, а среднее солнечное время на меридиане Гринвича называется всемирным временем UT (Universal Time). Земной шар поделен на 24 часовых пояса шириной 15°, и каждому поясу приписано время, отличающееся на целое число часов от всемирного. Всемирное время определяется из астрономических наблюдений, которые ведутся специальными службами на многих обсерваториях мира. Но службы времени расположены на Земле, и, следовательно, результаты их наблюдений зависят от состояния и свойств вещества земных недр, от тектонических движений, приливов, циркуляции атмосферных масс. Иными словами, продолжительность суток изменяется в зависимости от геофизических явлений, происходящих внутри, на поверхности и в атмосфере Земли. Часть этих процессов приводит к непредвиденным изменениям в положении оси вращения Земли, другие - порождают неравномерности в ее суточном вращении. Если меняется положение оси вращения Земли, то меняется и положение земных полюсов, а значит, координаты точек земной поверхности. Очевидно, что эти изменения вносят "ошибку" в определяемое из астрономических наблюдений время. Сезонные перемещения воздушных масс в атмосфере Земли повторяются из года в год более или менее регулярно. Они вызывают годовые вариации угловой скорости вращения Земли: замедление вращения весной и ускорение - в конце лета. Тормозящее действие лунных и солнечных приливов приводит к вековому замедленного вращения Земли. Нерегулярные, или случайные, флуктуации скорости вращения пока не получили четкой физической интерпретации.

В зависимости от того, какие процессы, влияющие на шкалу всемирного времени, учитываются при ее построении, различаются три системы всемирного времени:

• UTO - всемирное время, полученное непосредственно из астрономических наблюдений. Оно не универсально, поскольку зависит от положения обсерватории на поверхности Земли;
• UT1 - всемирное время, в которое внесены поправки, связанные с изменением долгот обсерваторий вследствие движения полюсов;
• UT2 - всемирное время, в котором учтены также сезонные вариации в скорости вращения Земли. Они вычисляются на основании исследований, выполненных в предыдущие годы. Поэтому время UT2 называют предварительным равномерным или квазиравномерным. UT2 - наиболее возможное приближение к равномерной шкале времени, которое можно получить из наблюдений суточного движения звезд.

Наша страна участвует и в работе Международного бюро времени, образованного в 1920 году в Париже. В начале своей деятельности бюро использовало результаты наблюдений всего восьми служб времени, а в 1976 году шкала UT1 была определена по материалам наблюдений на 82 астрономических инструментах более 50 служб времени. Шкала всемирного времени СССР практически совпадает со шкалой UT1 Международного бюро времени.

Шкалу времени UT2 можно считать достаточно равномерной на протяжении года или нескольких лет. Но через несколько десятилетий ее равномерность будет нарушена вследствие медленных вековых и нерегулярных изменений в скорости вращения Земли. Поэтому шкала всемирного времени непригодна для построения теорий движения планет и их спутников. В уравнения движения небесных тел как независимый аргумент входит эфемеридное время ЕТ (Ephemeris Time). Это-равномерно текущее время ньютоновой механики. Шкала эфемеридного времени задается орбитальным движением тел Солнечной системы. Основная единица измерения эфемеридного времени-тропический год в фундаментальную эпоху 1900, январь 0, 12 ч, то есть промежуток времени между последовательными прохождениями центра истинного Солнца через среднюю точку весеннего равноденствия в эпоху 1900, январь 0, 12 ч. Эфемеридная секунда равна Vsi 556 925, 9477 части тропического года для начальной эпохи. Эфемеридные сутки содержат 86 400 эфемеридных секунд.

Эфемеридное время определяется из долголетних наблюдений за движением Солнца, Луны и планет, из наблюдений покрытий звезд Луною, затмений и т. п. Эфемеридный меридиан занимает такое положение в пространстве, которое занимал бы Гринвичский при условии, что Земля вращается равномерно с угловой скоростью, равной одному полному обороту за одни эфемеридные сутки. Эфемеридный меридиан отстоит от Гринвичского на угловом расстоянии ET-UT.

Так как предвычисленные положения небесных тел привязаны к эфемеридному времени, а наблюдаемые - к всемирному времени, сопоставление тех и других положений позволяет вычислить разность эфемеридного и всемирного времени. Различие между этими шкалами объясняется в основном вековым замедлением вращения Земли. С 1903 по 1977 год это различие достигло почти 49 с. Точные значения разности эфемеридного и всемирного времени могут быть получены лишь с большим опозданием для прошедших моментов времени.

С появлением молекулярных и атомных стандартов частоты возникла принципиально новая, не зависящая от вращения Земли и движения тел Солнечной системы, физическая шкала атомного времени. В 1967 году Международный комитет мер и весов постановил принять за единицу измерения времени в Международной системе единиц (СИ) атомную секунду. Она была определена как "продолжительность 9 192631 770 колебаний излучения, соответствующего резонансной частоте перехода между двумя уровнями сверхтонкой структуры основного состояния атома цезия-133, при отсутствии возмущений от внешних полей". Атомная секунда выбиралась таким образом, чтобы ее продолжительность была максимально близка к продолжительности эфемеридной. Атомная секунда соответствует эфемеридной с точностью ±2*10^-9, что было установлено в результате сравнения шкал эфемеридного и атомного времени на протяжении пяти лет. Шкала атомного времени чрезвычайно стабильна, равномерна и легко воспроизводима, однако выбор секунды атомного времени условен, как и начало счета времени в атомной шкале. Если в основе шкалы времени лежит вращение Земли, то моменты событий устанавливаются по числу циклов (и долей циклов) видимого перемещения Солнца. Эти циклы отсчитываются от некоторого условного начала, например, от "рождества Христова". Шкала атомного времени также устанавливается путем подсчета числа циклических колебаний сигнала, частота которого находится в резонансе с частотой излучения определенных атомов. Различие между этими шкалами заключается в том, что периоды колебаний атомных часов несравненно короче ежедневных циклов видимого перемещения Солнца и требуют более сложных устройств для подсчета периодов. Показания же атомных часов можно снять во много тысяч раз точнее и легче, чем показания земных часов. Атомное время обычно отсчитывается от начала того года, когда атомные часы вводятся в эксплуатацию. Сейчас приняты два унифицированных обозначения атомного времени: TA(i)- независимое местное атомное время, вычисленное i-той лабораторией по своим атомным часам; TAI (Time Atomic International)- международная шкала атомного времени.

Независимые национальные шкалы или шкалы отдельных обсерваторий TA(i) появились во второй половине 50-х годов. Национальная шкала атомного времени Советского Союза TA(SU) существует с 1962 года. В основе Государственного эталона времени и частоты лежит цезиевый репер частоты, который воспроизводит единицу частоты с ошибкой менее 10^-12. Эталон периодически проверяется. Он отделен от группы атомных часов, выверенных так, чтобы их ход соответствовал колебаниям эталона. Эти часы и задают рабочую шкалу атомного времени. Поскольку рабочих часов несколько, исключается возможность "потери" шкалы атомного времени. Синхронизация атомных эталонов частоты разных стран и обсерваторий осуществляется несколькими способами: по телевизионным сигналам точного времени (однако телевизионная сеть охватывает ограниченную территорию); по сигналам времени, транслируемым американской радионавигационной системой Лоран-С или системой советских радионавигационных станций; по сигналам, передаваемым искусственными спутниками Земли, которые служат ретрансляторами стандартов частоты или оборудованы собственными бортовыми часами. Наконец, атомные стандарты времени и частоты перевозят, например, самолетами. В этом случае шкалы времени двух обсерваторий можно сравнивать с ошибкой около 10^-7 с, если стабильность перевозимого стандарта 10^-12 и длительность транспортировки около 10^5 с.

Все это позволило создать чрезвычайно стабильную и высокоточную Международную шкалу атомного времени TAI, которая основана на постоянной секунде в системе СИ, реализованной на уровне моря. Эта шкала формируется Международным бюро времени. Она сохраняется непрерывно с 1 января 1958 года и является опорной для синхронизации часов во всем мире, для исследования движения небесных тел и изучения неравномерности вращения Земли. Точность Международной шкалы атомного времени составляет 10^-13 секунды СИ на уровне моря.

Первоначально Международное бюро времени строило шкалу TAI по национальным шкалам времени Великобритании, Швейцарии и США, каждая из которых основывалась не менее чем на трех атомных эталонах частоты. Позднее к созданию TAI были привлечены семь местных атомных шкал TA(i), в том числе Канады, ФРГ, Франции. С июля 1973 года Международное бюро времени вычисляет TAI, опираясь непосредственно на показания отдельных атомных часов. В 1974 году при формировании этой шкалы использовались показания 59 атомных часов, в 1975 году - показания 94 часов шестнадцати лабораторий.

КАК СОГЛАСОВАТЬ ШКАЛЫ?

Атомные часы позволили создать очень стабильную и равномерную шкалу времени. Но продолжительность суток, как мы уже говорили, меняется, поэтому ход атомных часов не совпадает с ходом земных. Расхождение между атомной и всемирной шкалами времени составляет примерно секунду в год. Аналогичная проблема существует и в календарном счете времени. Год не равен целому числу суток, но мы хотим, чтобы год "шел в ногу" с календарем. Прибавляя в високосном году один день к календарю, можно поддерживать соответствие между календарем и временами года. Для согласования физической шкалы атомного времени TAI вначале изменяли продолжительность секунды. Секунда была "резиновой", но это оказалось неудобно, поэтому была введена шкала координированного времени UTC (Universal Time Coordination), включающая в себя понятие "дополнительной секунды".

С 1 января 1972 года большая часть программ радиосигналов точного времени стала передаваться в шкале UTC. Началу передач предшествовало согласование шкал атомного и всемирного времени. Дело в том, что в 1971 году расхождение между ними достигло 10 с. Поэтому в конце 1971 года была проведена специальная коррекция сигналов точного времени таким образом, что по шкале всемирного координированного времени отсчет 1972 год, январь 1, Оч Ом Ос соответствовал моменту атомного времени Международного бюро времени 1972 года, январь 1, Оч Ом 10с. Было принято за правило, что разность между координированным временем и атомным не должна превышать 0,75-0,9с. Приблизительная величина UT1-UTC определяется заранее и сообщается всем радиостанциям, передающим сигналы времени, за месяц вперед. Когда разность UT1-UTC достигает 0,75-0,9с, Международное бюро времени объявляет о введении дополнительной секунды (положительной или отрицательной), и шкала UTC смещается точно на одну секунду. Обычно это происходит 31 декабря или 30 июня:

положительная секунда начинается в 23ч 59м 60с и кончается в Оч Ом Ос первых суток следующего месяца; если вводится отрицательная секунда, то через секунду после 23ч 59м 58с идет Оч Ом Ос первого дня следующего месяца. Совсем недавно произошло еще одно изменение в международной шкале атомного времени. Мы уже говорили о том, что в ее формировании участвуют более 90 атомных часов различных лабораторий. Все эти часы серийного изготовления, по разным причинам они не могут очень хорошо "держать" номинальную частоту. В последние годы было проведено исследование атомных часов и сравнение их с метрологическими эталонами. Оказалось, что разность частоты серийных часов с метрологическими эталонами в среднем составляет 10-10^-13 с ошибкой примерно ±10^-13. На основании этих исследований Международный астрономический союз рекомендовал 1 января 1977 года в Оч Ом Ос всемирного координированного времени изменить масштаб атомного времени, то есть изменить длительность единицы шкалы ТА! - атомной секунды - на (10±2)*10^-13. Длительность единицы шкалы ТА1 была таким образом подогнана к секунде СИ.

Передаваемые радиостанциями разных стран сигналы точного времени могут иметь своей основой либо координированное время Международного бюро времени, либо координированное время национальной шкалы.

Национальная шкала времени СССР - это шкала равномерного атомного времени, в которой начало отсчета совмещено со шкалой всемирного времени UT1 в 12 ч всемирного времени 1 января 1964 года. Размер единицы времени - секунды, воспроизводимой Государственным эталоном времени и частоты СССР, соответствует определению, которое принял в 1967 году Международный комитет мер и весов.

В шкале координированного времени СССР секунда равна атомной секунде СИ, а счет Времени может меняться на 1с в Оч Ом Ос всемирного времени так, чтобы расхождение между шкалами всемирного и координированного времени не превышало 0,75-0,9с. Шкалы координированного времени СССР и Международного бюро времени согласованы с точностью выше Ю-3 с. Сигналы точного времени, передаваемые советскими радиостанциями, формируются на основе шкалы координированного времени СССР. Итак, проблема создания системы счета времени, основанной на стабильном природном процессе, решена. Шкала атомного времени очень стабильна и равномерна. Однако это вовсе не означает, что отпала надобность во всемирном времени. Внедрение в практику атомных эталонов и сравнение атомного времени со всемирным дает возможность изучать тонкие особенности вращения Земли, еще не получившие геофизической интерпретации. Шкала всемирного времени нужна и при работах в космосе, для слежения и корректировки с Земли движения космических аппаратов. Астрономическое и атомное время имеют свои области применения, и необходимость обеих шкал подчеркивается введением компромиссной системы передач сигналов координированного времени по радио, удовлетворяющей потребности, как в астрономическом, так и атомном времени.

Для изучения движения небесных тел помимо знания координат необходимо знать момент времени наблюдения (или эпоху ), а также промежуток времени между наблюдениями. Самые ценные и дорогостоящие наблюдения могут оказаться бесполезными, если не будет известно к какому моменту времени их отнести.

Определение момента и промежутка времени требует введения понятия шкалы времени, которое включает выбор некоторого периодического астрономического или физического процесса, построение теории этого процесса и задание единицы времени. Определение эпохи - это определение точного момента времени астрономического события. При наблюдениях это делается при помощи специальных устройств - часов. Промежуток времени между событиями определяется разностью эпох, которая измеряется в принятых единицах времени. Определение единицы времени - соглашение о соотношении длительности единицы времени и периода астрономического или физического процесса - завершает определение шкалы времени.

В зависимости от используемого периодического процесса в современной астрономии определены и используются шкалы:

1. солнечного времени;
2. звездного времени;
3. динамического времени;
4. атомного времени.

Вследствие вращения Земли вокруг своей оси через небесный меридиан периодически проходят звезды, Солнце, точки небесной сферы. Измерение времени сводится к измерению угла от плоскости небесного меридиана до круга склонений небесного тела. Если наблюдается Солнце, то время, определяемое из этих наблюдений, называется солнечным временем . Шкала времени, основанная на измерении часовых углов точки весеннего равноденствия , называется звездной . Длительность единицы времени определяется как часть промежутка времени между последовательными одноименными кульминациями Солнца или точки весеннего равноденствия. Так как обе шкалы определяются вращением Земли, то они связаны друг с другом: одна шкала с помощью точных соотношений определяет другую. Основным недостатком этих шкал является их неравномерность: из-за переменной скорости вращения Земли длительность единицы времени является переменной величиной, причем точный закон ее изменения не известен.

Шкалы динамического времени определяются на основе теорий движения Земли и других тел солнечной системы (шкала эфемеридного времени - в рамках ньютоновой механики, шкалы барицентрического и земного времени - в рамках теории относительности Эйнштейна). Эти шкалы используются, когда решаются задачи космической навигации, эфемеридной астрономии. Шкала атомного времени основана на показаниях атомных часов, и единица атомного времени связана с частотой излучения или поглощения энергии при переходе атомов из одного квантового состояния в другое. Современная шкала времени, которая используется и в астрономии, и в повседневной жизни, является атомной шкалой.

Шкалы атомного и динамического времени независимы как друг от друга, так и от шкал солнечного и звездного времени, т.е. от вращения Земли. Так как повседневная жизнь человека определяется вращением Земли и связана с кульминациями, восходами и заходами Солнца, то одной из важных задач астрометрии является определение связи атомного и солнечного времени. Эта задача может быть решена лишь с помощью регулярных наблюдений радиоисточников, звезд, тел солнечной системы. Наблюдения проводятся с движущейся в переменном гравитационном поле солнечной системы Земли. Поэтому преобразование моментов наблюдений из атомной шкалы в динамические шкалы и обратно осуществляется в современной сферической астрономии на основе теории относительности Эйнштейна с учетом скорости Земли и гравитационного потенциала солнечной системы.

Как определяется атомное время? Почему необходима высокая точность определения длительности секунды? Как на измерение времени и частоты влияет гравитация? На эти и другие вопросы отвечает доктор физико-математических наук Виталий Пальчиков.

Первые опыты и эксперименты с определением времени были связаны с периодическими процессами, которые связаны с вращением Земли вокруг своей оси и с вращением нашей планеты вокруг Солнца. Научные определения стали появляться только в 20-х годах прошлого столетия. Они получили развитие в связи с разработкой атомных стандартов частоты, и их точностные характеристики определялись прежде всего потребностями, которые необходимо было реализовать во многих приложениях: в транспорте, в навигации и так далее.

Первые предпосылки к созданию шкал времени, методов точного определения в навигации были заложены много веков назад. В частности, такое нагромождение камней, как Стоунхендж: если расположиться в центре этого нагромождения, то можно засекать углы восхождения небесных светил и таким образом производить тайминг, то есть определение времени.

Современное астрономическое время было определено в 1927 году, и определялось оно длительностью дневного времени в момент прохождения Солнца через меридиан. Разумеется, это определение было не совсем точным. Впоследствии оно получило свое развитие в виде шкалы всемирного времени, где уже определялось по движению нашей планеты вокруг Солнца. Было сформулировано определение всемирного времени, UT1. Там было уже более точное определение единицы времени - секунды, связанное с тем, что период зависел от вращения Земли вокруг Солнца. И таким образом, определение единицы времени было более точным.

При создании атомных стандартов частоты, атомного времени - это произошло в 50-х годах прошлого столетия - стало очевидно, что все существующие часы обладали недостаточной точностью, для того чтобы определить неравномерность вращения Земли вокруг своей оси и также эффекты, связанные с вращением нашей планеты вокруг Солнца. На основе измерений с помощью координированного времени и при сравнении результатов этих измерений с атомным временем было обнаружено, что Земля вращается неравномерно, и поэтому определение времени на основе периодичности ее вращения не обладает достаточной точностью. Более того, было обнаружено, что происходит замедление скорости вращения Земли вокруг оси.

В 1972 году была учреждена шкала координированного времени, сокращенно UTC, где учитывались эффекты замедления скорости вращения Земли. Забегая вперед, хочу сказать, что координированное время отличается от атомного времени на целое число секунд, фактически это время, UTC, является тем временем, по которому сейчас живет все цивилизованное человечество.

В том случае, когда разность показаний часов в шкале всемирного времени и атомного времени составляет 0,9 секунды, происходит добавление единицы времени - секунды - в шкалу всемирного координированного времени. Это было сделано для того, чтобы учесть неравномерность вращения Земли и привязать время, которое формируется атомными часами, к нашей планете, учитывая скорость его замедления. Таким образом, эти шкалы связаны друг с другом. Если предположить, что они существуют независимо друг от друга, то они расходятся, и темп такого расхождения, как показывают результаты измерений, составляет одну минуту в столетие.

Атомное время определяется теми средствами, которые воспроизводят единицу времени и частоты.

Самые точные часы, которые сейчас существуют, - это так называемые оптические часы.

Точность воспроизведения единиц времени и частоты в них на уровне нескольких единиц 18-го знака. Чтобы представить, насколько это точно, много это или мало, можно провести мысленный эксперимент. Допустим, в момент возникновения нашей Вселенной запустили двое часов: атомные часы, оптические, и часы, которые были бы идеальными, то есть обладали бы нулевой погрешностью. Так вот, с момента возникновения Вселенной и до сегодняшнего дня эти часы разошлись бы лишь на доли секунды.

С другой стороны, такая точность сейчас превышает точность определения секунды, по которой мы сейчас живем. И сейчас рассматриваются вопросы на уровне международных организаций о переходе на шкалу времени, которая бы основывалась на оптических стандартах частоты. Поэтому начиная с 2020 года будут проводиться определенные мероприятия с целью переопределения единицы времени - секунды.

Возникает вопрос: зачем такая высокая точность воспроизведения единицы времени? Можно привести очень наглядный пример, который бы иллюстрировал точность стандартов частоты и то, как с помощью современных навигационных систем, например ГЛОНАСС или GPS, определить точность расположения того или иного предмета на поверхности Земли. Связь очень простая, и она находится в ранце любого школьника - это 30-сантиметровая линейка. Погрешность во времени, равная 1 наносекунде, соответствует погрешности в пространственном определении объекта в 30 сантиметров. Далее можно делать пропорцию, и, соответственно, делают выводы, с какой точностью можно определять и какая точность часов должна быть при этом использована в глобальной навигационной системе.

Вторым примером, который бы иллюстрировал необходимость повышения точности определения единицы времени и частоты, являются эффекты гравитации. Во время моего визита в США в Национальный институт стандартов и технологий мне продемонстрировали результаты очень любопытного эксперимента. Измерялось время в высокоточном стандарте частоты на ионах алюминия и ртути, сравнивались результаты измерения между собой, проводилась череда измерений как функций времени. И далее эти эксперименты продолжались на этой же экспериментальной установке, но ножки лабораторного стола, на котором проводились измерения, подкрутили таким образом, чтобы лабораторный стол поднялся на 33 сантиметра. И явным результатом такого изменения геометрии экспериментов было то, что частота заметно изменилась в пределах погрешности ее определения. Это говорит о том, что точность современных измерений частоты такова, что она чувствует гравитационный потенциал. Это очень важно с точки зрения применения в будущем для построения так называемых геоидов - поверхностей равного потенциала - для определения гравитационных навигационных карт, и это задача очень интересная и важная.

Следующий пример: поскольку гравитационный потенциал зависит от распределения сосредоточения масс, можно использовать изменение гравитации для поисков полезных ископаемых и так далее. Можно привести много примеров таких приложений.

Далее можно привести примеры и в области сугубо фундаментальной физики, и об этом сейчас много говорят - это изменение фундаментальных констант во времени, в первую очередь постоянной тонкой структуры. В модели Вселенной и в современных космологических моделях постулируется незыблемость фундаментальных физических констант во времени. Так вот, используя высокоточные измерения частоты - аналитическое выражение для этой частоты зависит от этих констант - и измеряя их в разные промежутки времени, мы можем делать вывод о постоянстве этих констант во времени.

Эти эксперименты были проведены во Франции, впоследствии в Соединенных Штатах Америки с помощью высокоточных часов. И они получили верхние границы для изменений этих фундаментальных констант во времени: если фундаментальные константы меняются во времени, то верхний предел для их изменения не превышает такого-то значения. Отношения, производные по времени для постоянной тонкой структуры к ее значению, в данный момент времени на уровне 10 -5 - это результат эксперимента.

Вопрос о том, какой точностью должен обладать тот или иной стандарт, зависит от запросов потребителя. В нашем институте находится государственный первичный эталон времени и частоты Российской Федерации, он воспроизводит единицу времени и частоты на уровне 5 единиц 16-го знака. Этот результат находится на мировом уровне.

Формируемая с помощью этого стандарта частоты национальная шкала времени входит в пятерку лучших шкал мира.

По мере увеличения или, наоборот, снижения потребности потребителя в точности используются и другие средства, такие, например, как тайм-серверы - с помощью интернета можно определить точное время с точностью до миллисекунд. В рамках деятельности, которой мы занимаемся по распространению эталонных сигналов от нашего государственного первичного эталона, у нас имеется три тайм-сервера, и число обращений составляет несколько миллионов обращений в сутки.

В качестве второго примера можно привести распространение эталонных сигналов по каналам радиостанций, с помощью каналов телевидения. Там существует понятие «шестой кадр», где записана информация о точном времени. Разумеется, эти точностные характеристики существенно ниже, но они и должны соответствовать потребностям, которые при этом предъявляются. Самым высокоточным каналом передачи эталонных сигналов является канал космической дуплексной связи. С помощью этого канала можно проводить сличения удаленных часов, расположенных на разных континентах.

Два года назад мы проводили сличение нашего государственного стандарта частоты со стандартом частоты Германии, Японии, Индии и Китая. Для этого использовался отечественный спутник под названием АМ-2, и точность сличений таких пространственно-разнесенных на многие тысячи километров часов оказалась на уровне нескольких наносекунд. Наносекунда - это 10 -9 секунды. Поэтому в зависимости от того, какие потребности в точности и воспроизведении единиц времени и частоты существуют, существуют и разные средства для передачи эталонных сигналов времени и частоты.

доктор физико-математических наук, заместитель начальника по научной работе Главного метрологического центр Государственной службы времени и частоты ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений», профессор НИЯУ МИФИ

В некоторых представлениях, таких как представление диаграммы Ганта и представление использования, есть шкала времени, которая выводится над диаграммой или над частью представления с повременными данными. В каждом представлении можно отобразить до трех уровней шкалы времени и настроить каждый уровень отдельно. Вы также можете настроить шкалу времени в представлении календаря.

Примечание: В этот статье описано изменение шкалы времени для представлений. Не следует путать шкалу времени с временной шкалой , которую можно добавить в представление, чтобы просмотреть проект целиком.

В этой статье

Изменение шкалы времени в повременном представлении

На вкладке Вид в группе Представления задач или Представления ресурсов выберите представление, в котором используется шкала времени, например "Диаграмма Ганта", "Использование задач" или "Использование ресурсов".

На вкладке Вид в группе Масштаб щелкните список Шкала времени и выберите пункт Шкала времени .

В диалоговом окне Шкала времени откройте вкладку Верхний уровень , Средний уровень или Нижний уровень .

В списке Показать выберите количество уровней, которые вы хотите вывести на шкале времени. По умолчанию отображаются два уровня.

Для каждого уровня сделайте следующее:

• В поле Единицы выберите необходимую единицу измерения времени.

  В списке Надпись выберите формат надписи для отображения единиц измерения времени.

  В поле Число введите или выберите число, определяющее частоту меток времени для уровня шкалы времени.

  Например, если в качестве единицы измерения используется неделя и вы ввели значение 2 , уровень шкалы времени будет разбит на сегменты длиной в 2 недели.

  В списке Выровнять выберите пункт Слева , По центру или Справа , чтобы выровнять надпись.

  Установите или снимите флажок Линии делений , чтобы отобразить или скрыть вертикальные линии между метками единицы измерения.

  Чтобы надписи для уровня шкалы времени определялись параметрами финансового года, установите флажок Использовать финансовый год . Если вы хотите, чтобы они определялись параметрами календарного года, снимите этот флажок.

  Для отображения горизонтальных линий между уровнями шкалы времени установите флажок Разделитель уровней .

  Чтобы сжать или растянуть столбцы уровня шкалы времени, введите или выберите нужное процентное значение в поле Размер .

Сочетания клавиш для шкалы времени

Изменение шкалы времени в представлении календаря

Примечание:

Чтобы изменить внешний вид рабочего и нерабочего времени в представлении календаря, щелкните в нем правой кнопкой мыши и выберите в появившемся меню пункт Шкала времени . В диалоговом окне Шкала времени откройте вкладку Заливка полей дат и выберите имя календаря, который необходимо изменить, в поле Рабочее время для . В списке Тип исключения выберите тип поля с датой, который нужно изменить, а затем задайте узор и цвет.

Для изменения ширины столбцов перетащите любую вертикальную линию между двумя полями дат влево, если нужно уменьшить ширину столбцов, или вправо, если нужно увеличить ее. Чтобы отображаемые столбцы соответствовали по ширине области календаря, дважды щелкните любую вертикальную линию между двумя полями дат.