构建空间守时系统引领时间规则变革

随着人类航天活动向月球、火星以及更深更远宇宙空间拓展,以守时-授时为技术特征的现行时间规则在地球以外不再适用。如何统一地球以外的时间?这已成为困扰物理学、天文学、空间科学以及计量科学界的重大科学问题。对地球时间规则受限于大地水准面条件、授时技术不适用于跨越不同坐标系或相对论效应不可忽略的情况进行了分析。提出了相对时间观,从标准时间、统一时间方法、相对论效应处理方法、时间均匀性、历表时间索引以及对同时性的理解等6方面比较了与绝对时间观的不同。提出了新守时系统的构想,该系统基于广义相对论的原时和坐标时。比较了现有时间规则与空间守时系统的5个不同之处。空间守时系统可作为解决地球以外时间统一问题的途径之一。

空间守时系统概念研究

针对太阳系广域时空尚没有统一时间的规则的问题,提出了一种新的统一时间的方法。空间守时系统坚守人类对时间的两个约定,即时间单位和时间起始点的约定,在基于广义相对论的空间计量理论的基础上,用铯原子钟测量原时,用脉冲星测量坐标时,用太阳系质心坐标系原点上的坐标时来统一时间。阐明了"标准时间不是唯一的"相对时间观,在不同局域坐标系之间,相互观测对方的时间都不可能是均匀流逝的,相互认为对方的时间坐标轴是弯曲的,而绝对时间观则必须维持"标准时间的唯一性",用授时技术来统一所有用时设备。空间守时系统的概念颠覆了传统的绝对时间观点。空间守时系统具有特别设计的反馈机制,使时间系统更加稳定。

用脉冲星的脉冲序号复现坐标时方法

为实现包括地球和地球以外的时间统一,需要运用相对时间观的两种时间来替代目前时间计量体系中的标准时间,这两种时间分别是:原时和坐标时,其中坐标时可溯源到脉冲星时间基准上。为构建简单的本地轨道参数历表,阐明分层嵌套的空间包含关系,形成时间相对统一的观点。从计量角度,提出了一种脉冲星复现坐标时的理论,运用相对时间观中的时间和空间不可分割观点,归纳了统一时间的广域坐标系所必须具备的基本特征,强调了原点观者的特殊性,提出了基于原点观者的脉冲星脉冲序号和初始历元的定义方法。首先,把一组脉冲星的脉冲序号约定为坐标时基准,用来复现坐标时,约定一组脉冲星的脉冲周期为固定的常数数组,约定后不再测定,常数的单位仍是国际单位制[秒],常数可理解为脉冲序号的坐标时间隔与[秒]之间换算的系数。然后,基于平面电磁波模型,把脉冲星的脉冲电磁波经过原点的时刻与脉冲序号一一对应,于是原点观者的坐标时与连续的脉冲序号成为线性函数关系,最后,分析了脉冲星稳定特点,给出了以一组序号为变量的脉冲星集合稳定性判据。

地球以外时间规则研究

时间规则是为统一时间而制定的测量和计算时间的方法,包含3个要素,即约定的时间单位和约定的时间起点,以及时间历法.现有的时间规则仅适用于地球及其引力势范围内,不适用于地球以外的浩瀚宇宙空间.实现地球以外宇宙空间的时间统一是人类走向太空的必然要求。本文阐述时间规则的定义和内涵,用广义相对性原理论证同时性仅存在于同一个坐标系内,不同坐标系之间不存在同时性,进而介绍了相对论中两种时间概念:原时和坐标时,用看似无穷远处的脉冲星来复现坐标时.比较两种时间统一的模式:“中心守时,局域授时”模式和“局域原时,全域坐标时”模式。重点区分绝对时间观和相对时间观,认为相对时间观是解决地球以外时间统一问题的关键,再次运用相对时间观点解释时间规则的三要素,进而推出空间守时系统的概念。