التوقيت العالمي

التوقيت العالمي ( UT أو UT1 ) هو معيار زمني يعتمد على دوران الأرض . ^{[ 1 ]} في حين أنه كان في الأصل التوقيت الشمسي المتوسط ​​عند خط طول 0°، إلا أن القياسات الدقيقة للشمس صعبة. لذلك، يُحسب UT1 من قياس زاوية الأرض بالنسبة للإطار المرجعي السماوي الدولي (ICRF)، والذي يُسمى زاوية دوران الأرض (ERA، والذي يحل محل التوقيت النجمي المتوسط ​​لغرينتش ). UT1 هو نفسه في كل مكان على الأرض. يجب أن يتبع UT1 العلاقة التالية:

حيث Tu ₌ ( تاريخ جوليان UT1 - 2451545.0). ^{[ 2 ]}

قبل اعتماد التوقيت القياسي ، كانت كل بلدية في العالم الذي يستخدم الساعات تضبط ساعتها الرسمية، إن وجدت، وفقًا لموقع الشمس المحلي (انظر التوقيت الشمسي ). وقد كان هذا كافيًا حتى ظهور السفر بالسكك الحديدية في بريطانيا ، مما أتاح السفر بسرعة كافية لمسافات طويلة، الأمر الذي استلزم إعادة ضبط الساعات باستمرار أثناء مرور القطار في رحلته اليومية عبر عدة مدن. ابتداءً من عام 1847، اعتمدت بريطانيا توقيت غرينتش (GMT)، وهو التوقيت الشمسي المتوسط ​​في غرينتش، إنجلترا ، لحل هذه المشكلة: حيث ضُبطت جميع الساعات في بريطانيا العظمى على هذا التوقيت بغض النظر عن وقت الظهيرة الشمسية المحلي. ^{[ أ ]} وباستخدام التلسكوبات، تمت معايرة توقيت غرينتش وفقًا للتوقيت الشمسي المتوسط ​​عند خط الزوال الرئيسي من خلال المرصد الملكي في غرينتش . واستُخدمت الساعات الآلية أو التلغراف لمزامنة هذه الساعات. ^{[ 4 ]}

مع ازدياد التجارة الدولية، برزت الحاجة إلى معيار دولي لقياس الوقت. اقترح العديد من الباحثين توقيتًا "عالميًا" أو "كونيًا" (انظر: المناطق الزمنية §  المناطق الزمنية العالمية ). بدأ تطوير التوقيت العالمي في مؤتمر خط الزوال الدولي . في نهاية هذا المؤتمر، في 22 أكتوبر 1884، ^{[ ب ]} أُعلن أن المرجع الأساسي الموصى به للتوقيت العالمي، وهو "اليوم العالمي"، هو التوقيت الشمسي المحلي المتوسط ​​في المرصد الملكي في غرينتش، محسوبًا من الساعة 0 عند منتصف ليل غرينتش المتوسط. ^{[ 5 ]} يتوافق هذا مع توقيت غرينتش المدني المستخدم في جزيرة بريطانيا العظمى منذ عام 1847. في المقابل، يبدأ التوقيت العالمي الفلكي عند منتصف النهار المتوسط، أي أن اليوم الفلكي X يبدأ عند منتصف نهار اليوم المدني X. كان الهدف من ذلك هو توحيد بيانات الرصد لليلة واحدة ضمن تاريخ واحد. اعتُمد النظام المدني اعتبارًا من الساعة 0 (مدنيًا) في 1 يناير 1925. بدأ التوقيت العالمي الملاحيّ قبل التوقيت العالمي الفلكيّ بـ 24 ساعة، على الأقل حتى عام 1805 في البحرية الملكية ، ولكنه استمر لفترة أطول في أماكن أخرى لأنه ذُكر في مؤتمر عام 1884. تم اختيار غرينتش لأنه بحلول عام 1884 ، كان ثلثا جميع الخرائط البحرية تستخدمها بالفعل كخط زوال رئيسي . ^{[ 6 ]}

خلال الفترة ما بين عامي 1848 و 1972، اعتمدت جميع الدول الكبرى المناطق الزمنية بناءً على خط غرينتش. ^{[ 7 ]}

في عام ١٩٢٨، قدم الاتحاد الفلكي الدولي مصطلح التوقيت العالمي ( UT ) للإشارة إلى توقيت غرينتش (GMT)، حيث يبدأ اليوم عند منتصف الليل. ^{[ ٨ ]} وقد تم التوصية بهذا المصطلح باعتباره أكثر دقة من توقيت غرينتش ، لأن توقيت غرينتش قد يشير إما إلى يوم فلكي يبدأ عند الظهر أو يوم مدني يبدأ عند منتصف الليل. ^{[ ٩ ]} ولأن عامة الناس اعتادوا بدء يومهم عند منتصف الليل، فقد استمر عرض التوقيت عليهم على أنه توقيت غرينتش.

عند إطلاقها، كانت إشارات التوقيت الإذاعي تعتمد على التوقيت العالمي (UT)، وبالتالي على دوران الأرض. في عام 1955، تبنى الاتحاد الدولي للتاريخ الطبيعي (BIH) اقتراحًا من ويليام ماركويتز، دخل حيز التنفيذ في 1 يناير 1956، يقضي بتقسيم التوقيت العالمي إلى UT0 (التوقيت العالمي كما كان يُحسب سابقًا)، وUT1 (التوقيت العالمي 0 مُصححًا لحركة القطب)، وUT2 (التوقيت العالمي 0 مُصححًا لحركة القطب والتغيرات الموسمية). كان UT1 هو الإصدار الكافي للعديد من التطبيقات الفلكية والجيوديسية، بينما كان من المقرر بث UT2 عبر الراديو للجمهور. ^{[ 10 ] [ 11 ]}

سرعان ما أصبح التوقيتان العالميان UT0 وUT2 غير ذي صلة بعد إدخال التوقيت العالمي المنسق (UTC). ابتداءً من عام 1956، بثّت محطة WWV إشارة ساعة ذرية بزيادات قدرها 20 مللي ثانية لمواءمتها مع التوقيت العالمي UT1. ^{[ 12 ]} ويُعدّ الخطأ الناتج عن التوقيت العالمي UT1، والذي يصل إلى 20  مللي ثانية، من نفس رتبة مقدار الفروقات بين التوقيتات UT0 وUT1 وUT2. وبحلول عام 1960، طوّر كلٌّ من المرصد البحري الأمريكي، ومرصد غرينتش الملكي، والمختبر الفيزيائي الوطني البريطاني التوقيت العالمي المنسق (UTC)، باتباع نهج مماثل في تحديد الزيادات. أوصى اجتماع الاتحاد الدولي لعلوم الفضاء (URSI) لعام 1960 بأن تحذو جميع خدمات التوقيت حذو المملكة المتحدة والولايات المتحدة، وأن تبثّ التوقيت المنسق باستخدام إزاحة ترددية من السيزيوم تهدف إلى مطابقة التطور المتوقع للتوقيت العالمي UT2 مع زيادات عرضية حسب الحاجة. ^{[ 13 ]} ابتداءً من 1 يناير 1972، تم تعريف التوقيت العالمي المنسق (UTC) ليتبع التوقيت العالمي المنسق 1 (UT1) في غضون 0.9 ثانية بدلاً من التوقيت العالمي المنسق 2 (UT2)، مما يشير إلى تراجع التوقيت العالمي المنسق 2 (UT2). ^{[ 14 ]}

يتبع التوقيت المدني الحديث عمومًا التوقيت العالمي المنسق (UTC). في بعض البلدان، لا يزال مصطلح " توقيت غرينتش" شائع الاستخدام حتى اليوم للإشارة إلى التوقيت العالمي المنسق (UT1)، في ضبط التوقيت المدني ، وكذلك في التقاويم الفلكية وغيرها من المراجع. عندما لا تكون هناك حاجة إلى دقة أفضل من ثانية واحدة، يمكن استخدام التوقيت العالمي المنسق (UTC) كتقريب للتوقيت العالمي المنسق (UT1). يُعرف الفرق بين التوقيت العالمي المنسق (UT1) والتوقيت العالمي المنسق (UTC) باسم DUT1 . ^{[ 14 ]}

تاريخيًا، كان التوقيت العالمي يُحسب من خلال رصد موقع الشمس في السماء. لكن علماء الفلك وجدوا أن قياس دوران الأرض عن طريق رصد النجوم أثناء عبورها خط الزوال يوميًا أكثر دقة. أما اليوم، فيُحدد التوقيت العالمي بالنسبة للتوقيت الذري الدولي (TAI) باستخدام تقنية التداخل الراديوي ذي الخط الأساسي الطويل جدًا (VLBI) لرصد مواقع الأجرام السماوية البعيدة ( النجوم والكوازارات )، وهي طريقة قادرة على تحديد التوقيت العالمي بدقة تصل إلى 15 ميكروثانية أو أفضل. ^{[ 18 ] [ 19 ]}

تتم مراقبة دوران الأرض والتوقيت العالمي بواسطة الخدمة الدولية لدوران الأرض وأنظمة المراجع (IERS). كما يشارك الاتحاد الفلكي الدولي في وضع المعايير، لكن الجهة النهائية المسؤولة عن معايير البث هي الاتحاد الدولي للاتصالات (ITU). ^{[ 20 ]}

دوران الأرض غير منتظم إلى حد ما، ويتباطأ تدريجيًا بسبب تسارع المد والجزر . علاوة على ذلك، حُدِّد طول الثانية من خلال رصد القمر بين عامي 1750 و1890. كل هذه العوامل تجعل متوسط ​​اليوم الشمسي الحديث ، في المتوسط، أطول بقليل من 86,400 ثانية في النظام الدولي للثواني ، وهو العدد التقليدي للثواني في اليوم. ^{[ و ]} ولأن التوقيت العالمي غير منتظم في معدله، فقد ابتكر علماء الفلك التوقيت الفلكي ، الذي استُبدل لاحقًا بالتوقيت الأرضي . ولأن التوقيت العالمي يُحدَّد بدوران الأرض، الذي ينحرف عن معايير التردد الذري الأكثر دقة، فإنه يلزم إجراء تعديل (يُسمى ثانية كبيسة ) على هذا التوقيت الذري منذ عام 2019.يظل "وقت البث" متزامنًا بشكل عام مع التوقيت الشمسي. ^{[ g ]} وبالتالي، فإن معيار البث المدني للوقت والتردد يتبع عادةً التوقيت الذري الدولي عن كثب، ولكنه قد يقفز أحيانًا (أو "يتجاوز") من أجل منعه من الانحراف كثيرًا عن متوسط ​​التوقيت الشمسي.

يُستخدم الزمن الديناميكي الباري مركزي (TDB)، وهو شكل من أشكال الزمن الذري، حاليًا في بناء جداول مدارات الكواكب وأجرام النظام الشمسي الأخرى ، وذلك لسببين رئيسيين. ^{[ 21 ]} أولًا، ترتبط هذه الجداول برصد بصري وراداري لحركة الكواكب، ويتم ضبط مقياس الزمن TDB بحيث يتوافق مع قوانين نيوتن للحركة ، مع مراعاة تصحيحات النسبية العامة . ثانيًا، لا تتسم المقاييس الزمنية القائمة على دوران الأرض بالانتظام، وبالتالي فهي غير مناسبة للتنبؤ بحركة الأجرام في النظام الشمسي.

يُعدّ التوقيت العالمي المنسق (UT1) الشكل الرئيسي للتوقيت العالمي. ^{[ 1 ]} ومع ذلك، توجد أيضًا العديد من معايير التوقيت الأخرى التي لا تُستخدم كثيرًا والتي يُشار إليها باسم التوقيت العالمي المنسق ، والتي تتفق في حدود 0.03 ثانية مع التوقيت العالمي المنسق (UT1): ^{[ 22 ]}

• التوقيت العالمي UT0 هو التوقيت العالمي المُحدد في المرصد من خلال رصد الحركة اليومية للنجوم أو مصادر الراديو خارج المجرة، وكذلك من خلال رصد مدى القمر والأقمار الصناعية. يُعتبر موقع المرصد ذا إحداثيات ثابتة في إطار مرجعي أرضي (مثل الإطار المرجعي الأرضي الدولي )، لكن موضع محور دوران الأرض يتغير على سطحها؛ وهذا ما يُعرف بالحركة القطبية . لا يتضمن التوقيت العالمي UT0 أي تصحيح للحركة القطبية، بينما يتضمنه التوقيت العالمي UT1. الفرق بين التوقيتين UT0 وUT1 هو بضع عشرات من المللي ثانية. لم يعد استخدام مصطلح UT0 شائعًا. ^{[ 23 ]}
• يُعدّ UT1R نسخةً مُعدّلة من UT1، حيث يُزيل التغيرات الدورية الناتجة عن المد والجزر. ويتضمن 62 حدًا للتنعيم، بفترات تتراوح بين 5.6 أيام و18.6 سنة. ^{[ 24 ]} لا يزال UT1R مستخدمًا في المراجع التقنية، ولكنه نادر الاستخدام في غير ذلك. ^{[ 25 ]}
• يُعدّ UT2 نسخةً مُعدّلة من UT1، حيث يُزيل التغيرات الموسمية الدورية. وهو ذو أهمية تاريخية في الغالب، ونادرًا ما يُستخدم حاليًا. ويتم تعريفه بواسطة
  ${\displaystyle UT2=UT1+0.022\cdot \sin(2\pi t)-0.012\cdot \cos(2\pi t)-0.006\cdot \sin(4\pi t)+0.007\cdot \cos(4\pi t)\;{\mbox{seconds}}}$
  حيث يمثل t الزمن كجزء من السنة البيسيلية . ^{[ 26 ]}

• متوسط ​​الوقت الهوائي على المريخ
• معايير توجيه الأرض
• قائمة المعايير الدولية المشتركة
• توقيت يونكس

• "الوحدات والتحويلات الشائعة في توجيه الأرض" . مركز الخدمة السريعة/التنبؤ التابع للمرصد البحري الأمريكي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 يونيو 2022 .
• آرياس، إي إف؛ غينو، بي؛ كوين، تي جيه (29 مايو 2003). دوران الأرض والمقاييس الزمنية (ملف PDF) . ندوة فريق المقررين الخاصين التابع للاتحاد الدولي للاتصالات الراديوية حول المقياس الزمني للتوقيت العالمي المنسق.
• "تغيرات دوران الأرض الناتجة عن المد والجزر المداري" . باريس: مركز توجيه الأرض . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2 أكتوبر 2011 .
• جاليسون، بيتر (2003). ساعات أينشتاين، خرائط بوانكاريه: إمبراطوريات الزمن . نيويورك: دبليو دبليو نورتون وشركاه. ISBN 0-393-02001-0.يناقش تاريخ توحيد التوقيت.
• غينو، برنارد (يوليو 2011). "التوقيت الشمسي، التوقيت القانوني، التوقيت المستخدم". مجلة القياسات . 48 (4): ص 181-185 . رمز Bibcode : 2011Metro..48S.181G . doi : 10.1088/0026-1394/48/4/S08 . S2CID 121852011 . 
• مكتب التقويم البحري لجلالة الملكة (أبريل 2015). "خريطة المناطق الزمنية العالمية" . مؤرشفة من الأصل في 3 مايو 2014. تم الاطلاع عليها في 11 أبريل 2015 .
• هاوس، ديريك (1980). توقيت غرينتش واكتشاف خط الطول . مطبعة جامعة أكسفورد. ص 154-155 . لم يتم تحديث الأسماء.
• هاوس، ديريك (1997). توقيت غرينتش وخط الطول . فيليب ويلسون. ISBN 0-85667-468-0.
• مكارثي، دينيس د. (يوليو 1991). "التوقيت الفلكي" (ملف PDF) . وقائع معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . 79 (7): 915-920 . doi : 10.1109/5.84967 . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 9 أكتوبر 2022.
• مكارثي، دينيس؛ سيدلمان، ب. كينيث (2009). الزمن - من دوران الأرض إلى الفيزياء الذرية . فاينهايم: وايلي-في سي إتش فيرلاغ جي إم بي إتش وشركاه كي جي إيه إيه. رقم ISBN 978-3-527-40780-4.
• أومالي، مايكل (1996). مراقبة الوقت: تاريخ الزمن الأمريكي . واشنطن العاصمة: سميثسونيان. ISBN 1-56098-672-7.
• سيدلمان، ب. كينيث (1992). ملحق توضيحي للتقويم الفلكي . ميل فالي، كاليفورنيا: منشورات جامعة العلوم. ISBN 0-935702-68-7.
• أوربان، شون؛ سيدلمان، ب. كينيث، محرران. (2013). ملحق توضيحي للتقويم الفلكي (  الطبعة الثالثة). ميل فالي، كاليفورنيا: كتب العلوم الجامعية.
• "UT1R" . خدمة دوران الأرض الدولية ونظام الإسناد . تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 مارس 2013 .
• "التوقيت الأرضي (TT)" . قسم التطبيقات الفلكية . المرصد البحري الأمريكي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 يونيو 2022 .

 تتضمن هذه المقالة موادًا متاحة للعموم من المعيار الفيدرالي 1037C ، إدارة الخدمات العامة . مؤرشفة من الأصل في 22 يناير 2022.

• سيد الزمن بقلم كلارك بليز: سيرة سانفورد فليمنج وفكرة الزمن القياسي