В перечень систем отсчета времени, используемых в СНС входят как системы, на которых базируется работа активной стороны СНС (сегмент управления и НКА), так и системы, применяемые пассивной стороной – потребителем. Во многих случаях потребителю более интересны параметры времени применительно к местным условиям, поэтому далее мы рассмотрим как всемирные, так и местные системы отсчета времени.
Всемирное время UT (Universal Time). Это время иначе называется гринвичским средним солнечным и содержит год, месяц, число, час, минуту и секунду. Система введена в 1928 г. Ill Генеральной ассамблеей Международного астрономического союза. Год, месяц и число отсчитываются по Григорианскому календарю, остальные величины – по местному среднему времени tUT на Гринвичском меридиане. Время tUT измеряется по часовому углу среднего Солнца относительно Гринвичского меридиана плюс 12 ч. Так как существует движение полюсов Земли, то происходит изменение положения меридианов, и, в зависимости от того, какие поправки внесены, различают следующие разновидности всемирного времени:
• UT0 – всемирное время, получаемое в результате текущих астрономических измерений относительно неуточненного Гринвичского меридиана;
• UT1 – всемирное время среднего Гринвичского меридиана с учетом движения полюсов. Это время является основой для измерения времени в повседневной жизни;
• UT2. – то же, что и UT1, но с сезонными поправками;
• UT1R- отличается от UT2 поправками на приливы.
Зная долготу места наблюдателя L, можно легко вычислить местное среднее время из равенства UT= t- L, где г- местное среднее время; откуда t = UT+ L Восточная долгота L при этом положительна, а западная отрицательна. Аналогично, гринвичское звездное время Srp = S- L, где S – местное звездное время; соответственно S = SrP + L Всемирное координированное время UTC. Это время после введения атомного стандарта частоты (времени) наиболее часто используется в повседневной жизни и измеряется по атомным часам. Именно сигналы UTC передаются по радиовещательным сетям, в составе телевизионного сигнала и выдаются серверами точного времени в Интернет. Показания атомных часов периодически, с периодом от 0,5 до 2,5 с, корректируются на 1 с так, чтобы разность UT-UTC не превышала 0,9 с. Поскольку в системах спутниковой навигации также применяется атомный стандарт частоты, синхронизируемый со стандартом UTC, при секундной коррекции UTC в системах СНС также производится коррекция и возникает событие “leap second” (секундный скачок). Информация об этом событии передается потребителю в соответствии с интерфейсом конкретной системы. По состоянию на 1 января 1990 г разность TAI-UTC составляла +25 с. Поясное время ZT. В состав этого времени входят год, месяц и число, которые отсчитываются аналогично всемирному времени, а часы, минуты и секунды как местное среднее время центрального (основного) географического меридиана данного часового пояса fn по формуле ZT= UTC + An, где Ал – номер часового пояса. Поверхность Земли разделена на 24 часовых пояса, центральные меридианы которых различаются на 15°. Поясное время впервые введено в ряде стран с 1884 г, в России с 1919 г. Поясное время удобно использовать в повседневной жизни, так как не требуется уточнять время при перемещениях вдоль параллели. Местное декретное время. Отличается от поясного времени ZT на величину декретной поправки AtRK, устанавливаемой законодательно. Это время использовалось в СССР до 1981 г, в настоящее время в России действует система летнего времени. Летнее время. Вычисляется относительно поясного времени, как tn = ZT+ 2 ч. Как правило, летнее время вводится с 2 ч ночи последнего воскресенья марта до 3 ч ночи последнего воскресенья сентября. Время, действующее после отмены летнего, называется зимним t3. Оно соответствует существовавшему ранее декретному времени с добавкой AtRK = 1 ч, таким образом, t3 = ZT+ 1 ч. Юлианский период. С точки зрения вычислений использование перечисленных выше систем отсчета не всегда удобно, так как требует использования как минимум четырех чисел: год, месяц, число и часы с долями. Поэтому на практике применяют систему отсчета, именуемую юлианским периодом, в которой счет текущего времени ведется в днях, равных средним солнечным суткам с десятичными долями. Все дни периода нумеруются по порядку. Счет юлианских дней JD ведется от полудня 1 января 4713 г. до н.э. до заданного момента времени. Общая длительность юлианского периода составляет 7980 лет, а юлианское столетие содержит 36525 средних солнечных суток. Любой момент времени в этой системе выражается числом, в котором целая часть – число юлианских дней, прошедших до последнего среднего гринвичского полудня, а дробная часть – интервал времени в долях средних солнечных суток 7″с, прошедший от этого полудня, до заданного момента времени [2]. Пересчет календарной даты в юлианскую дату производится по формулам или справочным таблицам. Для разных периодов времени определяются различные справочные константы. Расчетная формула имеет обобщенный вид Ь_ = А + дк1 + п + ^ – 0,5, где А -константа для определенного периода времени; часы, минуты и секунды всемирного времени на заданный момент, пересчитанные в доли Гс; к, I, п- год, месяц и число по общепринятому календарю; дм – число, определяемое на начало каждого месяца по справочной таблице. Для удобства начало отсчета юлианских дней иногда смещают на некоторую величину.
Наиболее часто используются следующие начальные моменты:
• Ноль часов всемирного времени 1 января 1900 г. (30 = = 2 415 020,0);
• Полночь 17 ноября 1858 г. (30 = 2 400 000,5) – начало модифицированного юлианского периода, обозначаемого ШО’,
• Полдень 1 января 2000 г. (30 = 2 451 545), обозначается как и20-00.
