Текст книги "Гринвичское время и открытие долготы"

Автор книги: Дерек Хауз

сообщить о нарушении

Текущая страница: 11 (всего у книги 15 страниц)

60. Пассажный инструмент, применяемый для определения точного момента пересечения меридиана небесным телом. Ось АВ лежит в горизонтальной плоскости и направлена точно с востока на запад, вследствие чего ось телескопа CD лежит в плоскости меридиана

Поначалу в Англии не предпринималось серьезных попыток создать службу беспроволочных сигналов времени, которая, безусловно, представила бы большую ценность для флота. Как это ни удивительно, считалось, что в военное время передача радиосигналов времени должна быть прекращена. Тем не менее в Гринвиче была создана служба по приему радиосигналов, благодаря которой время, определяемое по сигналам заграничных станций, сравнивалось с временем, измеряемым в Гринвиче, и полученная разница сообщалась ответственному по обсерватории лицу.

Международное бюро времени

К 1911 г. обнаружилось, что радиосигналы времени, передаваемые различными станциями, могут отличаться друг от друга на несколько секунд. После принятия шкалы GMT, устранившей одно из препятствий для международного сотрудничества, французы захватили инициативу в вопросе сличения радиосигналов времени и в мае 1912 г. обратились к правительствам ряда стран с предложением прислать своих представителей «для изучения способов и средств, способных помочь практической стандартизации радиосигналов времени, и для составления планов международной службы времени, которая могла бы удовлетворить всем требованиям» [5].

12 октября 1912 г. в Парижской обсерватории открылась конференция, на которой присутствовали делегаты от шестнадцати стран; среди них находились руководители большинства государственных обсерваторий, в том числе от Британии-новый королевский астроном Ф. В. Дайсон и помощник главного гидрографа капитан Ж. Ф. Парри, от США – профессор Азаф Холл из военно-морской обсерватории, от Германии – профессор В. Форстер из Берлинской обсерватории. После продолжительных дискуссий было предложено создать Международную комиссию времени, которая должна была заняться следующими тремя основными вопросами: унификацией сигналов времени, обеспечением возможности использования GMT во всем мире и созданием Международного бюро времени (МБВ), которое призвано было координировать результаты наблюдений и вычислять наиболее точное время. Было предложено также с 1 июля 1913 г. приступить к передаче сигналов времени во всемирном масштабе по следующему расписанию:

Вторая Международная конференция по времени, состоявшаяся в Париже в октябре 1913 г., носила скорее дипломатический, нежели научный характер. Эта конференция, на которую были приглашены представители из традцати двух стран, должна была выработать устав новой организации – Международной ассоциации времени, основной задачей которой должно было явиться осуществление руководства МБВ. По просьбе комитета конференции директор Парижской обсерватории (в ожидании утверждения различными государствами предложений конференции) создал в 1913 г. предварительное Бюро времени. Однако первая мировая война, разразившаяся в следующем году, помешала ратификации этих предложений. Несмотря на многие трудности, предварительное Бюро времени продолжало работать в течение всей войны.

61. Фотографическая зенитная труба-схематический рисунок; L – объектив, расположенный на роторе R; М – ртутная ванна; Р – фотографическая пластинка, Т – коническая труба, поддерживающая ротор, который поворачивается на шарикоподшипниках В. (Королевское астрономическое общество.)

В 1918 г. Королевское общество Великобритании проявило инициативу, стремясь возобновить международное научное сотрудничество, прерванное войной, и в октябре в Лондоне была созвана конференция научных академий стран Атланты. Подобные конференции состоялись в Париже в ноябре 1918 г. и в Брюсселе – в июле 1919 г. На последней встрече был сформирован Международный астрономический союз (MAC). На съезде этого союза, состоявшемся в том же году, была организована Комиссия времени, служащая той же цели, что и созданная в 1913 г. Ассоциация времени; главной задачей новой организации опять же являлось осуществление надзора за МБВ, которое наконец-то 1 января 1920 г. было основано как международный орган. Бюро времени, руководимое Гийомом Бижурденом (1851-1932), действовало в стенах Парижской обсерватории [1].

Летнее время

Так называемое летнее время было «детищем» Уильяма Уиллетта, лондонского строителя. В брошюре, разосланной в 1907 г. многим членам парламента, городским муниципалитетам, бизнесменам и разным организациям, он отмечал: «Почти на протяжении полугода Солнце каждый день освещает Землю в те часы, когда мы еще спим, и быстро приближается к горизонту, пройдя свой путь на запад, когда мы возвращаемся домой после трудового дня...» [7]. Уиллетт предложил «для улучшения самочувствия и жизнерадостности» в каждое из четырех воскресений апреля постепенно переводить стрелки часов вперед на 20 мин и в сентябре таким же образом возвращать их назад. Но, кроме улучшения здоровья и жизнерадостности, это приведет, как утверждал Уиллетт, к уменьшению расхода электроэнергии: при ее стоимости 0,1 пенни в час это позволит сэкономить 2,5 млн. ф. ст. Хотя предложенная Уиллеттом схема выглядела нелепой и встретила значительное сопротивление, особенно со стороны фермеров, тем не менее в 1909 г. был составлен законопроект о введении летнего времени, который неоднократно рассматривался в парламенте, но до войны так и не был принят.

62. Гринвичская фотографическая зенитная труба, 1974 г. (Гринвичская обсерватория.)

В апреле 1916 г. летнее время было введено (в целях экономии энергии) в Великобритании, а через неделю – почти во всех странах, как союзнических, так и неприятельских. Уиллетт умер годом раньше, так и не дождавшись претворения своих идей в жизнь. Многие государства сразу же после окончания войны отказались от летнего времени, другие – неоднократно то вводили это время, то отказывались от него, а некоторые страны сохраняли такое смещение времени в течение всего года. В период второй мировой войны Англия и зимой жила по «летнему времени», а летом вводила «двойное летнее время» (DBST, на два часа опережающее GMT) (До 1930 г. в нашей стране ежегодно на летний период стрелки часов переводились на час вперед, а осенью вновь ставились в соответствии с поясным временем. Декретом правительства от 16 июня 1930 г. по всей стране было установлено летнее время, получившее в отличие от поясного времени название декретного. С 1 апреля 1981 г. из экономических соображений был восстановлен принцип перевода времени летом на час вперед. Таким образом, в летний период наш страна живет по двойному летнему времени. Декретное время Москвы (Москва находится во втором часовом поясе) называется московским временем. – Прим. перев).

63. Пульт управления ФЗТ в Гринвиче. 'Наблюдателя' как такового не существует. Оператор контролирует работу дистанционно, сидя за пультом. (Национальный морской музей.)

В период 1968-1971 гг. Англия пыталась экспериментировать, сохраняя летнее время (названное британским стандартным временем – BST) весь год, чтобы согласовать свое время со временем других стран Европейского экономического сообщества. Это нововведение вызвало всеобщее недовольство в стране, особенно против него возражало население самых западных районов Великобритании. Эксперимент пришлось прекратить, и с 1972 г. Британия зимой живет по GMT, а летом – по BST. Большинство других стран поступают сейчас подобно Франции – сохраняя летнее вр|рмя в течение всего года.

Поясное время в открытом море

Как мы уже видели, система точного времени, основанная на гринвичском меридиане (иногда называемая системой поясного времени), на суше была воспринята быстро. Что же касается определения времени в море, то соглашение по этому вопросу не было достигнуто. И хотя штурман использовал GMT в своих расчетах, практически он переводил часы вперед или назад для того, чтобы привести их в соответствие с точным истинным временем, соответствующим местонахождению судна в полдень.

64. Призменная астролябия Дан-жона в Парижской обсерватории. (Парижская обсерватория.)

Поэтому в июне 1917 г. в Лондоне состоялась англо-французская конференция по вопросам использования времени в открытом море. Она рекомендовала применять систему поясного времени в море, т. е. по возможности изменять показания часов в соответствии с изменениями долготы одночасовыми ступенями. Эта рекомендация была немедленно принята британским и французским как военно-морским, так и торговым флотом. Вскоре этому примеру последовали корабли большинства других государств. Таким образом, через несколько лет после окончания войны система поясного времени стала применяться почти на всех судах. И все же старая привычка изменения времени в полдень сохранилась на многих независимых торговых судах вплоть до второй мировой войны.

Широковещательные сигналы точного времени

В дома англичан радиосигналы GMT впервые пришли в 1924 г., когда «Бритиш бродкастинг корпорейшн» (Би-би-си) впервые передала по радио колокольный звон Биг Бена. Ранее, в 1923 г., королевский астроном Франк Дайсон встретился с Джоном Рейтом, генеральным директором Би-би-си, чтобы обсудить вопросы о передаче широковещательных сигналов времени. Известный шеститочечный сигнал времени, в котором звуковые точки отмечают 55, 56, 57, 58, 59 и 60-ю конечные секунды часа, был детищем Дайсона; эта идея возникла у него во время беседы с Фрэнком Хоуп-Джонсом, изобретателем часов со свободным маятником, который в свою очередь предложил сигнал из пяти звуковых точек.

65. Блок-схема часов

5 февраля 1924 г. Дайсон объявил по радио об открытии новой службы. А немного позже на обеде, даваемом в честь этого марконифоном события часовым институтом, на котором Дайсон был председателем, а Хоуп-Джонс-почетным гостем, какой-то шутник, вспомнив об истории возникновения сигналов времени, протянул Хоуп-Джонсу на блюде шесть апельсиновых зернышек; приняв их, Хоуп-Джонс одно из зернышек с большой торжественностью преподнес председательствующему Дайсону [18].

Говорящие часы

Время по телефону стало передаваться довольно давно. Уже в 1905 г. Парижская обсерватория ввела новый вид обслуживания: в ответ на запрос по телефону с помощью микрофона, установленного в часах среднего времени, передавались сигналы времени, и одновременно в другой микрофон, подсоединенный к той же линии, сотрудник обсерватории вслух отсчитывал часы, минуты и секунды. В 1909 г. Гамбургская обсерватория основала несколько менее точную телефонную службу времени [19]. Парижская телефонная служба времени пользовалась большой популярностью, но была очень обременительна для персонала обсерватории. Поэтому с 14 февраля 1933 г. Парижская обсерватория создала новую службу: полностью автоматические «говорящие часы», доступные любому абоненту, который после набора соответствующего телефонного номера мог узнать точное время. Подобные системы к этому времени применялись также в Страсбурге и за пределами Франции [20].

24 июля 1936 г. аналогичные «говорящие часы» появились в Англии. Набрав соответствующий номер, абонент слышал голос, произносящий с интервалом в 10 с: «Третий удар дается в 6 ч 57 мин 20 с».

Меридиан переехал

Официальные карты Великобритании издавались военной организацией, известной под названием «Государственное картографическое управление»; впервые триангуляция для этих целей проводилась в период 1783-1853 гг. В 1938-1950 гг. триангуляция Великобритании была завершена. Для увязки пассажного инструмента Эри, который по определению должен задавать 00° 00'00" долготы с другими триангуляционными пунктами, использовались результаты наблюдения 1949 г. В результате было обнаружено, что долгота пассажного инструмента Эри равна 00° 00'00,417" к востоку от исходного гринвичского меридиана. Это казалось невероятным, но повторная триангуляция подтвердила данный результат. Поразительно! Эта ошибка, соответствующая 8,04 м, оказалась значительно больше той, которую можно было бы ожидать даже в XVIII в. По широте отличие было допустимым и составляло 0,039" (или 1,21 м).

66. Шпиндельный спусковой механизм

Разъяснение дал главный ассистент королевской обсерватории доктор Р. Аткинсон, отметивший, что в момент главной триангуляции, в 1787 г., большой теодолит был установлен непосредственно перед пассажным инструментом Брадлея, местонахождением которого в то время и задавался гринвичский меридиан. Пассажный инструмент Понда, заменивший предыдущий инструмент в 1816 г., был установлен на тех же столбах, поэтому смещения по долготе не произошло. Однако в 1840-х гг. Эри решил установить новый меридианный инструмент больших размеров, но, чтобы не прерывать наблюдений, новый меридианный круг поместили в Круглой комнате, расположенной восточнее комнаты со старым пассажным инструментом. Тем не менее регулярные наблюдения прохождений звезд, необходимые для определения времени, продолжались на пассажном инструменте Понда.

Первый день наблюдений во второй половине XIX в. пришелся на 4 января 1851 г. (пунктуальный Эри хотел бы провести их 1 января, но английская погода сорвала его планы). В этот день началась работа с новым меридианным кругом – и это привело к эффекту смещения гринвичского меридиана приблизительно на 19 фут (~ 5,7 м) к востоку, что соответствовало разнице во времени прохождения звезд через меридиан менее 1/50 с; с учетом невысокой точности тогдашних измерений эта величина была слишком мала, чтобы быть замеченной. Когда же в 1884 г. гринвичский меридиан был принят за нулевой, только Великобритании не пришлось переделывать свои карты. Таким образом оказалось, что, поскольку Эри не проинформировал Государственное картографическое управление о произведенной им в 1850 г. замене инструментов, отсчет долготы изменился.

После учета всех этих деталей расхождение между результатами старой и новой триангуляции уменьшилось до 6 см по широте и 1,95 м по долготе [21].

7. Часы, более точные, чем Земля

До сих пор мы подробно говорили о распространении и использовании времени – основного предмета нашего повествования, теперь же перейдем непосредственно к астрономическим часам. Еще совсем недавно основным хранителем времени была сама вращающаяся Земля, и время определялось из астрономических наблюдений; часы же использовались только для того, чтобы «хранить» время в относительно короткие промежутки между наблюдениями. В данной главе основной акцент сделан на усовершенствованиях самих часов и последствиях этих усовершенствований, так как именно за последние сорок лет часы, изготовленные руками человека, превзошли по своей точности такой хранитель времени, каким является Земля.

67. Шпиндельный спуск, регулируемый при помощи маятника

За первые два века существования Королевской обсерватории – благодаря изобретению Грэхемом и другими мастерами начала XVIII в. нового спускового регулятора хода и температурно-компенсированного маятника – точность маятниковых часов несколько увеличилась, но эти изобретения нельзя было назвать фундаментальными. В 1676 г. часы с годовым заводом Флемстида работали с точностью в пределах 7 с в сутки; в 1870 г. часы Эри с барометрически-компенсированным регулятором хода (Дент № 1906) имели точность около 0,1 с в сутки (довольно высокую для того времени). Более подробно эти и другие усовершенствования в устройствах хранения времени рассматриваются в приложении III.

В последнем десятилетии XIX в. некоторые ведущие астрономические обсерватории мира (Гринвичская обсерватория не относилась к их числу) начали применять часы, изготовленные конструктором Зигмундом Рифлером (1847-1912) из Мюнхена, которые превышали по точности все прежние образцы часов. Но действительно коренной перелом произошел в 20-х годах нашего столетия, когда появились часы Шорта со свободным маятником – одно из самых важных усовершенствований в деле хранения времени с момента изобретения маятниковых часов два столетия назад. Идея свободного маятника была предложена Раддом еще в 1899 г., но на практике была осуществлена в 1921-1924 гг. Уильямом Гамильтоном Шортом, железнодорожным инженером, работавшим совместно с Ф. Хоуп-Джонсом и компанией «Синхроном». В обычных маятниковых часах необходимо поддерживать равномерность колебаний качающегося маятника, от которого зависит точность хранения времени, и одновременно отсчитывать эти колебания. В часах со свободным маятником эти две задачи решаются с помощью вторичного маятника, что позволяет основному маятнику все время качаться совершенно свободно, кроме тех долей секунды, когда он через каждые полминуты получает импульс от вторичных часов. Часы Шорта показали точность хода 10 с в год, тогда как лучшие образцы их предшественников имели точность хода около 1 с за 10 дней. Гринвичская обсерватория приобрела первые экземпляры часов Шорта в 1924 г. и использовала часы «Шорт № 3» в качестве стандарта звездного времени. Затем были приобретены и другие часы Шорта. За несколько лет часы со свободным маятником вытеснили в обсерватории все другие более старые часы, некоторые из которых, например часы Грэхема, применялись астрономами в течение почти двух столетий, и все используемые образцы (кроме недавно приобретенной копии часов Рифлера) служили уже не менее 55 лет.

68. Возвратный спуск

Одно из последствий увеличения точности первичных хранителей времени выразилось в изменении самого предназначения Гринвичской службы времени. С момента основания Эри (в 1852 г.) службы хранения времени ее работа опиралась на двое эталонных часов: звезд^юго эталона и среднего солнечного эталона. Передача сигналов точного времени по радио дала возможность с очень высокой точностью сравнивать между собой часы различных обсерваторий мира по нескольку раз в день. Более того, Гринвичская обсерватория сама имела большое количество высокоточных часов. Поэтому в 1938 г. был отменен принятый Эри стандарт – одни часы и появилась возможность использовать среднее значение времени, вычисленное по показаниям нескольких часов, причем одни из этих часов хранили звездное время, другие – солнечное. Поначалу таких хранителей в Англии было шесть: пять в Гринвиче и один в Национальной физической лаборатории в Теддингтоне; год спустя к ним добавился еще один-в Эдинбурге; все это были часы Шорта со свободными маятниками.

Кварцевые часы

Теперь остановимся на современной концепции времени, в частности рассмотрим различие между понятиями: момент времени («дата» или «эпоха») и интервал времени. Любой человек, спешащий на поезд или самолет, прежде всего интересуется моментом, а, скажем, судья матча по боксу – интервалом времени. Существует еще и третье понятие: частота периодически повторяющегося явления, или число циклов этого явления в единицу времени; современное название единицы частоты – герц (Гц) идентично названию старой единицы – цикл в секунду.

Созданию кварцевых часов – которые позволили еще более повысить качество хранения времени, чем это обеспечивали часы со свободным маятником, появившиеся за несколько десятилетий до кварцевых, -способствовала заинтересованность инженеров телевидения в разработке надежного стандарта частоты электромагнитных волн. Кварцевый кристалл впервые стал применяться с возникновением радиовещания в начале 1920-х гг. и служил источником радиочастотных колебаний высокой стабильности. Впервые на возможность использования кварца в часах было указано в 1928 г. Хортоном и Маррисоном (США). В 1939 г. были установлены первые кварцевые часы в Гринвиче; точность этих часов, разработанных Дайем и Эссеном, составляла около 2 мс (1 миллисекунда=10" 3 с) в сутки. Война помешала осуществлению замысла – установить в обсерватории еще несколько кварцевых часов; служба времени была перенесена в более безопасное место – в Гравиметрическую обсерваторию в Абинжере. Резервная станция службы времени начала работать в 1941 г. в Королевской обсерватории в Эдинбурге. Сначала в Абинжере не было действующих кварцевых часов, и поэтому там ежедневно принимали сигналы времени из Национальной физической лаборатории, которая располагала парой таких часов. Эти часы вместе с часами со свободными маятниками образовывали «средние часы».

69. Механизм маятниковых часов 1768 г., сделанный Джоном Шелтоном, мастером Джорджа Грэхема и изготовителем регуляторов, используемых в Гринвиче для астрономических целей в период 1725-1925 гг. (Национальный морской музей.)

Нужды военного времени, прежде всего развитие радиолокационной техники и точных систем воздушной навигации, требовали от английской службы времени десятикратного увеличения точности радиосигналов времени. Поэтому в 1942 г. было достигнуто соглашение с отделом радио почтового управления о ежедневных передачах в Абинжер сигналов времени, показываемого кварцевыми часами, принадлежащими управлению. Это нововведение оказалось настолько успешным, что позволило в 1943 г. изъять часы Шорта из группы, образующей «средние часы». Кварцевые часы, ошибки которых определялись из астрономических наблюдений, проводившихся в Абинжере и Эдинбурге, стали первичным эталоном, на котором базировалась служба времени, тогда как часы обсерватории использовались в качестве вторичного стандарта для контроля сигналов времени. В 1944 г. контроль международных сигналов времени, передававшихся из Регби, как и позднее, в 1949 г., шеститочечных сигналов Би-би-си, осуществлялся с помощью новых кварцевых часов в Абинжере. Служба времени в Эдинбурге прекратила свое существование в январе 1946 г. и вскоре шесть принадлежащих ей кварцевых часов были переданы Гринвичской обсерватории; однако штаб-квартира службы времени по-прежнему оставалась в Абинжере, имевшем двенадцать кварцевых часов. К этому времени точность таких часов возросла до 0,1 мс в сутки. Между тем астрономы устремились прочь от смога и уличных огней Гринвича, мешавших наблюдениям, к прозрачному воздуху Хёрстмонсо, расположенному в графстве Сассекс, куда в 1957 г. переместилась из Абинжера и служба времени [1].

Неравномерность вращения земли

Увеличение точности хранения времени позволило заострить внимание на другой проблеме, которую десятый королевский астроном Харольд Спенсер Джонс резюмировал в 1950 г. следующим образом:

«Вращающаяся Земля обеспечивает нас фундаментальной единицей времени – сутками. Первое требование к любой фундаментальной единице – ее постоянство и воспроизводимость; единица должна означать одно и то же для всех людей и во все времена. При принятии суток, или, более точно, средних солнечных суток за фундаментальную единицу, из которой в качестве производных мы получаем час, минуту и секунду, следует безоговорочно предположить, что ее длина неизменна, другими словами, что Земля является совершенным хранителем времени» [2].

То, что Земля не является совершенным хранителем времени, отметил еще Иммануил Кант в 1754 г., но, чтобы представить полную историю этого вопроса, мы должны перенестись еще на шестьдесят лет назад. В 1695 г. Эдмунд Галлей, анализируя затмения, происходившие в древние времена, пришел к выводу, что движение Луны вокруг Земли ускоряется; позже это было подтверждено непосредственными измерениями. В 1787 г. Лаплас показал, что это явление можно объяснить медленными изменениями формы орбиты Земли, но в 1853 г. Адаме отметил, что изменения орбиты позволяют только наполовину объяснить видимую величину лунного ускорения. После долгих научных споров было окончательно доказано, что на основе теории тяготения Лапласа нельзя полностью объяснить ускорение движения Луны – это можно сделать, лишь допустив, что Земля в своем вращении постепенно замедляется в значительной степени из-за трения, обусловленного приливными эффектами.

70. Часы Шорта со свободным маятником 16 (главные и вторичные часы) в Гринвиче (около 1930 г.), контролировавшие сигналы времени в период 1927-1940 гг. (Национальный морской музей.)

Сегодня мы знаем, что существует три вида изменений в скорости вращения Земли, первые два из которых известны благодаря изучению движений Луны и планет, а последний был качественно обнаружен при помощи часов со свободным маятником и определен количественно с появлением кварцевых часов:

1) вековые изменения – постепенное замедление, обусловленное действием лунных и солнечных приливов, вследствие которого продолжительность земных суток увеличивается на 1,5 мс за столетие;

2) нерегулярные (или непредсказуемые) изменения, по всей видимости, вызываемые различием в скоростях вращения жидкого ядра и твердой мантии Земли, которые могут приводить к увеличению или уменьшению продолжительности суток на 4 мс за десятилетие;

3) сезонные вариации, отражающие сезонные изменения в мировом океане и воздушных массах Земли. Примером этого может служить таяние и замерзание полярных ледяных шапок и движение воздушных масс из обширных областей высокого атмосферного давления, существующих зимой в Сибири, на территории с высоким давлением летом. Земля вращается медленнее весной и в начале лета и быстрее – осенью. В результате колебания в продолжительности дня могут достигать 1,2 мс.

Существует еще одно явление, которое, хотя оно и не воздействует на скорость вращения Земли, необходимо учитывать при точном хранении времени. Это колебания полюса, или перемещение тела Земли относительно оси вращения (подобно качающемуся в механизме подшипнику), заставляющие блуждать полюса Земли приблизительно с 14-месячным периодом в пределах окружности радиусом около 8 м. Эффект колебаний полюса изменяет географические широту и долготу любого места на Земле (в чем удалось убедиться с помощью астрономических наблюдений), а это из-за изменения долготы приводит к соответствующим изменениям шкалы времени в каждом пункте на земной поверхности.

71. Покоящийся спуск

Как указал Спенсер Джонс, первое требование к фундаментальной единице – ее постоянство и воспроизводимость. Поэтому к 1950-м гг. секунда, основанная на вращении Земли, изменяющая, хотя и незначительно, свою продолжительность, перестала удовлетворять предъявляемым к ней требованиям. Возник вопрос: что же делать дальше?

Эфемеридное время

Первоначально было решено отказаться от солнечных суток как фундаментальной единицы времени и вместо них пользоваться годом, продолжительность которого, хотя и не постоянна, но может быть заранее вычислена с учетом ее уменьшения приблизительно на полсекунды в столетие. Это привело к введению в международной практике в 1952 г. для некоторых целей новой шкалы времени – эфемеридного времени (ЕТ), которое стали использовать – о чем говорит уже само его название – для составления различных национальных эфемерид и ежегодников. Как мы уже говорили в предыдущей главе, в результате решения Вашингтонской конференции 1884 г. и специальных рекомендаций Международного астрономического союза, принятых в 1928 г., гринвичское время стало называться всемирным временем (UT). Поэтому далее в этой главе, когда речь пойдет о среднем солнечном времени гринвичского меридиана, мы будем оказывать предпочтение названию UT, а не GMT. Сейчас UT, основанное на вращении Земли вокруг своей оси, задает шкалу времени, необходимую для астронавигации. Но, как мы уже отмечали, скорость вращения Земли меняется, поэтому в 1956 г. для специальных потребностей служб времени возникла необходимость в более точном определении UT:

UT_{-среди ее солнечное время нулевого меридиана, полученное непосредственно из астрономических наблюдений;}

UT₁ – это UT _{с поправками на движение полюса (не более чем на 0,035 с). Шкала UT1 используется для астронавигации;}

UT₂ – это UT _{с поправками на движение полюса и на экстраполированные изменения в скорости вращения Земли (также не более чем на 0,035 с). UT2 – «сглаженная» шкала времени, задающая по возможности равномерное время. До 1972 г. эта шкала была основой сигналов времени [3].}

Вопрос о шкале ЕТ и ее связи с UT слишком сложен, чтобы его рассматривать здесь. Достаточно сказать, что ЕТ довольно близко соответствует UT, поскольку продолжительность эфемеридных суток задается продолжительностью средних солнечных суток в XIX в. В 1956 г. специалисты отказались от использования средних солнечных суток в качестве международной фундаментальной единицы времени в пользу эфемеридной секунды, определенной как «1/31556925,9747 доля тропического года 0 января 1900 г. в 12 ч эфемеридного времени» [4].

72. Решетчатый маятник

Однако переход на новую систему не решил всех проблем. Благодаря своей неизменности эфемеридная секунда очень удобна для теоретических расчетов и применяется в различных эфемеридах. Но эфемеридная секунда не годится для повседневного использования по двум причинам. Во-первых, она не всегда имеется в распоряжении, так как определить ее с требуемой точностью можно только с большой задержкой после обработки многочисленных результатов наблюдений. Во-вторых, для тех, кто интересуется именно точным моментом времени, а не временным интервалом-в том числе и для широкой публики, – необходимо, чтобы сигналы времени как можно точнее соответствовали вращению Земли, смене дня и ночи. Кроме того, хотя разница между ЕТ и UT на протяжении года была очень мала, с годами она накапливается вследствие систематического замедления вращения Земли и может достигать весьма значительной величины. В 1952 г., когда ЕТ впервые было использовано, накопленная разность между этой шкалой, основанной на скорости вращения Земли в XIX в., и UT, основанной на данных 1952 г., составляла около 30 с.

Применение ЕТ в сигналах времени явилось в какой-то степени компромиссным решением, поскольку физикам и инженерам телевидения требовалось, чтобы продолжительность секунды сигнала времени была бы постоянной, т.е. «означала бы одно и то же для всех народов и во все времена», тогда как для обычных потребителей времени, а также навигаторов и геодезистов было необходимо, чтобы сигнал времени, скажем, отмечающий полдень, совпадал с полуденным расположением небесных тел. До 1944 г. сигналы времени, контролируемые Гринвичем, задавались, насколько это было возможно, вращением Земли, в результате чего секунда (получаемая из сигналов времени) ото дня ко дню могла менять свою продолжительность, хотя и очень незначительно. В 1944 г. в Великобритании была сделана попытка передавать секундные сигналы по возможности через равные промежутки времени, продолжительность которых определялась средним значением секундного интервала, задаваемого самыми точными кварцевыми часами, а при необходимости (по средам) производить коррекции «скачком» для согласования со шкалой всемирного (астрономического) времени. В то же время в США такое компромиссное решение между передачей частоты и времени не было принято; сигналы времени, передаваемые радиостанцией Аннаполиса и контролируемые обсерваторией ВМС США, поддерживались в точном соответствии с вращением Земли, а эталонная частота, контролируемая Национальным бюро стандартов США и передаваемая его радиостанцией, по возможности сохранялась неизменной.