الزمن الديناميكي المركزي

الزمن الديناميكي الباري مركزي ( TDB ، من الفرنسية Temps Dynamique Barycentrique ) هو مقياس زمني نسبي ، مُصمم للاستخدام الفلكي كمعيار زمني لمراعاة تمدد الزمن ^{[ 1 ]} عند حساب مدارات الكواكب والكويكبات والمذنبات والمركبات الفضائية بين الكواكب في النظام الشمسي ، وجداولها الفلكية . يُعرَّف TDB حاليًا (منذ عام 2006) بأنه مقياس خطي للزمن الباري مركزي الإحداثي (TCB). من السمات التي تميز TDB عن TCB ​​أن TDB، عند رصده من سطح الأرض، يختلف عن الزمن الأرضي (TT) بفارق ضئيل جدًا، يكاد يكون معدومًا: هذه الاختلافات دورية في الغالب ^{[ 2 ]} ، وستبقى عمومًا أقل من 2 مللي ثانية لعدة آلاف من السنين ^{[ 3 ] .}

ينطبق TDB على الإطار المرجعي المركزي للنظام الشمسي، وقد عُرِّف لأول مرة عام 1976 كبديل للمعيار السابق (غير النسبي) لوقت التقويم الفلكي (الذي اعتمده الاتحاد الفلكي الدولي عام 1952 وحل محله عام 1976). في عام 2006، وبعد تاريخ من تعريفات متعددة للمقاييس الزمنية وإلغاء بعضها منذ سبعينيات القرن الماضي، ^{[ 4 ]} أقرّ الاتحاد الفلكي الدولي إعادة تعريف TDB. وقد أقرّ تعريف الاتحاد الفلكي الدولي لعام 2006 لـ TDB كمعيار دولي صراحةً بأن حجة وقت التقويم الفلكي T _eph ، كما هو مُطبَّق في JPL Development Ephemeris DE405 ، "هي عمليًا مطابقة لـ TDB المُعرَّف في هذا القرار". ^{[ 5 ]} (بحلول عام 2006، كان التقويم الفلكي DE405 قيد الاستخدام بالفعل لعدة سنوات كأساس رسمي للتقويمات الفلكية الكوكبية والقمرية في التقويم الفلكي ؛ وكان أساسًا للإصدارات من 2003 إلى 2014؛ وفي إصدار 2015 تم استبداله بالتقويم الفلكي DE430. ^{[ 6 ]} )

يُعرّف قرار الاتحاد الفلكي الدولي رقم 3 لعام 2006 ^{[ 7 ]} TDB بأنه تحويل خطي لـ TCB . يتباعد TCB عن كل من TDB وTT. يتقدم TCB بشكل أسرع بمعدل تفاضلي يبلغ حوالي 0.5 ثانية/سنة، بينما يظل TDB وTT متقاربين. ^{[ 8 ]} اعتبارًا من بداية عام 2011، بلغ الفرق بين TDB وTCB حوالي 16.6 ثانية.

TDB = TCB − L _B × (JD _TCB − T ₀ ) × 86400 + TDB ₀

حيث L _B = 1.550519768 × 10 ⁻⁸ ، TDB ₀ = −6.55 × 10 ⁻⁵ s، T ₀ = 2443144.5003725، و JD _{TCB هو} التاريخ اليولياني TCB (أي الكمية التي كانت تساوي T ₀ في 1 يناير 1977 00:00:00 TAI في المركز الأرضي والتي تزداد بمقدار واحد كل 86400 ثانية من TCB).

منذ القرن السابع عشر وحتى أواخر القرن التاسع عشر، حُسبت جداول توقيت الكواكب باستخدام مقاييس زمنية تعتمد على دوران الأرض، وعادةً ما كانت تعتمد على التوقيت الشمسي المتوسط ​​لأحد المراصد الرئيسية، مثل باريس أو غرينتش. بعد عام ١٨٨٤، أصبح التوقيت الشمسي المتوسط ​​في غرينتش معيارًا، سُمي لاحقًا بالتوقيت العالمي المنسق (UT). ولكن في أواخر القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين، ومع ازدياد دقة القياسات الفلكية، بدأ الشك، وثبت في النهاية، أن دوران الأرض (أي طول اليوم) يُظهر اضطرابات على نطاقات زمنية قصيرة، ويتباطأ على نطاقات زمنية أطول. ونتيجةً لذلك، طُوّر التوقيت الفلكي كمعيار خالٍ من اضطرابات دوران الأرض، وذلك بتعريف الوقت "كمتغير مستقل في معادلات الميكانيكا السماوية"، وقيس في البداية فلكيًا، بالاعتماد على النظريات الجاذبية القائمة لحركة الأرض حول الشمس والقمر حول الأرض.

بعد اختراع الساعة الذرية السيزيومية ، ازداد استخدام هذه الساعات منذ أواخر الخمسينيات كبديل ثانوي للتوقيت الفلكي . وقد حسّنت هذه البدائل الثانوية معيار التوقيت الفلكي الأصلي بفضل تحسين تجانس الساعات الذرية، واستُخدمت (على سبيل المثال في أواخر الستينيات) لتوفير التوقيت القياسي لحسابات التوقيت الفلكي للكواكب وفي علم الديناميكا الفلكية.

لكن نظرية الزمن لم تأخذ في الحسبان نظرية النسبية من حيث المبدأ. وقد قُدِّر حجم الجزء الدوري من التغيرات الناتجة عن تمدد الزمن بين الساعات الذرية الأرضية والتوقيت الإحداثي للإطار المرجعي المركزي للنظام الشمسي بأقل من 2 ملي ثانية، ^{[ 2 ]} ولكن على الرغم من صغر هذا الحجم، فقد تزايد الاعتقاد في أوائل سبعينيات القرن الماضي بضرورة جعل معايير الزمن مناسبة للتطبيقات التي لا يمكن فيها إهمال الاختلافات الناتجة عن تمدد الزمن النسبي.

في عام 1976، تم تحديد مقياسين زمنيين جديدين ^{[ 9 ]} ليحلا محل الزمن الديناميكي الأرضي (ET) (في جداول الأجرام السماوية لعام 1984 وما بعده) لمراعاة النسبية. وكان الزمن الديناميكي الأرضي (TDT) هو المقياس الزمني المباشر الذي خلف الزمن الديناميكي الأرضي لقياس الزمن على أساس مركز الأرض. أما المقياس الزمني الجديد الذي سيحل محل الزمن الديناميكي الأرضي في جداول الأجرام السماوية فهو الزمن الديناميكي المركزي (TDB). وكان من المقرر أن يعمل الزمن الديناميكي المركزي (TDB) بشكل منتظم في إطار مرجعي يتحرك مع مركز ثقل النظام الشمسي. (وكما هو الحال مع أي زمن إحداثي ، فإن الساعة المقابلة، لكي تتطابق في معدلها، لا تحتاج فقط إلى أن تكون ثابتة في ذلك الإطار المرجعي، بل تحتاج أيضًا (وهو شرط افتراضي غير قابل للتحقيق) إلى أن تكون موجودة خارج جميع آبار الجاذبية ذات الصلة ). بالإضافة إلى ذلك، كان من المقرر أن يكون للزمن الديناميكي المركزي (TDB) (كما هو مُلاحظ/مُقيّم على سطح الأرض)، على المدى المتوسط ​​الطويل، نفس معدل الزمن الديناميكي الأرضي (TDT) (الذي أصبح الآن الزمن الديناميكي الأرضي TT ). تم تعريف TDT و TDB في سلسلة من القرارات في نفس اجتماع الاتحاد الفلكي الدولي عام 1976 .

اتضح لاحقًا أن تعريف TDB لم يكن دقيقًا لعدم وجود مقياس نسبي عام مصاحب له، ولعدم تحديد العلاقة الدقيقة بين TDB وTDT. (كما وُجهت إليه انتقادات لاحقًا لعدم إمكانية تطبيقه فيزيائيًا وفقًا لتعريفه الأصلي بدقة: فمن بين أمور أخرى، استبعد تعريف عام 1976 إزاحة صغيرة ضرورية للحقبة الأولى عام 1977). ^{[ 10 ]} بعد إدراك هذه الصعوبات، قام الاتحاد الفلكي الدولي في عام 1991 بتنقيح التعريفات الرسمية للأطر الزمنية من خلال استحداث أطر زمنية جديدة: زمن الإحداثيات الباريسنترية (TCB) وزمن الإحداثيات الجيومركزية (TCG). كان الهدف من TCB ​​استبدال TDB، بينما كان TCG مكافئًا له في الفضاء القريب من الأرض. كما أُعيد تسمية TDT إلى الزمن الأرضي (TT) نظرًا للشكوك التي أثيرت حول مدى ملاءمة كلمة "ديناميكي" في هذا السياق.

في عام 2006، أعيد تعريف TDB بموجب قرار الاتحاد الفلكي الدولي رقم 3 لعام 2006؛ وتم الاعتراف صراحةً بأن TDB "الجديد" مكافئ عمليًا لحجة الوقت الفلكي T _eph ؛ ويظل الفرق بين TDB وفقًا لمعيار 2006 و TT (كلاهما كما يُرصد من سطح الأرض) أقل من 2 مللي ثانية لعدة آلاف من السنين حول العصر الحالي. ^{[ 11 ]}

يُعدّ TDB امتدادًا لـ Ephemeris Time (ET)، حيث يُمكن اعتبار ET (في حدود الدقة والضبط الأقلّ الممكن تحقيقهما في وقته) تقريبًا لـ TDB وكذلك للوقت الأرضي (TT) (انظر Ephemeris time § التطبيقات ). ولا يزال TDB، بصيغته المُشابهة جدًا والمُكافئة عمليًا لـ _Teph ، يُستخدم في جداول DE405 المهمة للكواكب والقمر الصادرة عن مختبر الدفع النفاث .

طُرحت حججٌ تدعم استمرار استخدام TDB عمليًا بدلًا من TCB، نظرًا لصغر الفرق بينهما، والذي لا يتجاوز 0.002 ثانية، وهو فرقٌ يُمكن إهماله في العديد من التطبيقات. وقد قيل إن صغر هذا الفرق يُقلل من خطر التلف في حال الخلط بين TDB وTT، مقارنةً بالضرر المُحتمل الناتج عن الخلط بين TCB ​​وTT، حيث يبلغ الانحراف الخطي النسبي بينهما حوالي 0.5 ثانية سنويًا، ^{[ 12 ]} (كان الفرق قريبًا من الصفر في بداية عام 1977، وبحلول عام 2009 تجاوز ربع دقيقة وكان في ازدياد). ^{[ 8 ]}

• التعميم رقم 179 الصادر عن المرصد البحري الأمريكي  : قرارات الاتحاد الفلكي الدولي بشأن أنظمة المراجع الفلكية، والمقاييس الزمنية، ونماذج دوران الأرض - شرح وتطبيق. مؤرشف بتاريخ 16 فبراير 2008 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine).