¿Está el tiempo del GPS al menos "realmente cerca" del TAI (Tiempo Atómico Internacional)?

La respuesta de @DavidHammen me hizo pensar.

El tiempo del GPS "viene de" ( Observatorio Naval de los EE . UU. ) un montón de relojes atómicos, en el espacio y en la Tierra. TAI o Tiempo Atómico Internacional también proviene de un montón de relojes atómicos, distribuidos alrededor de la Tierra.

Supongo que no están estrictamente acoplados, pero ¿están "realmente cerca" entre sí, digamos del orden de microsegundos?

Respuestas (2)

TL; DR: para todos los propósitos prácticos, excepto la radioastronomía de milisegundos de arco, el tiempo TAI y GPS están separados por exactamente 19 segundos.

El tiempo TAI y GPS intentan representar el tiempo marcado por un reloj ideal al nivel medio del mar en la superficie de la Tierra. Ambos difieren de UT1, el tiempo marcado por la rotación de la Tierra (esta es la fuente de los segundos intercalares), y debido a cómo representan el tiempo, también difieren muy ligeramente entre sí.

El tiempo GPS es una escala de tiempo operativa. Cada satélite GPS contiene un reloj atómico, pero con una frecuencia de tic que se desvía ligeramente de la definición estándar de "9.192.631.770 períodos de radiación correspondientes a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio-133".

Los relojes atómicos de los satélites GPS están sujetos tanto a efectos especiales relativistas como gravitacionales. Los efectos relativistas especiales resultan del movimiento relativo de los satélites GPS y un reloj en la superficie de la Tierra. Los efectos gravitacionales (relativistas generales) resultan de la altitud a la que orbitan los satélites GPS. Para compensar estos efectos, los relojes atómicos de los satélites GPS están intencionalmente hechos para funcionar a un ritmo ligeramente más lento que el estándar (el estándar es "9,192,631,770 períodos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio-133").

El objetivo es que la frecuencia de tictac de un satélite GPS observado desde un receptor a nivel del mar sea igual a la frecuencia de tictac de los mejores relojes atómicos, ajustados al nivel del mar. Si bien este es el objetivo, no es la realidad. Los relojes atómicos más pequeños en los satélites GPS no son tan precisos como los relojes atómicos muy grandes mantenidos por el Observatorio Naval de EE. UU. Los relojes atómicos de los satélites GPS se actualizan regularmente, aproximadamente una vez al día, para satisfacer la precisión prometida de los receptores GPS.

TAI es una escala de tiempo ideal en oposición a una escala de tiempo operativa. Para representar mejor este ideal, el tiempo marcado por los relojes atómicos en todo el mundo se promedia en el transcurso de un año, ponderado por las precisiones de esos relojes. Esto aborda problemas como los efectos de las mareas y los cambios sutiles en la elevación. Como los relojes atómicos más precisos actualmente son los que mantiene el Observatorio Naval de los EE. UU., esos relojes tienen más peso en cuanto a lo que constituye TAI.

El resultado final es que el tiempo de GPS y el TAI no están separados por exactamente 19 segundos. Sin embargo, a excepción de aquellos que necesitan una precisión de apuntamiento de milisegundos de arco, tratar el tiempo del GPS como si estuviera compensado con TAI en exactamente 19 segundos es más que suficiente.

Siempre hay más de lo que esperaba en tus respuestas, ¡y todo es fascinante! Acerca de ".. hecho para marcar a un ritmo ligeramente más lento que el estándar ..." para picar palabras, más lento significa mientras están en el suelo, antes del lanzamiento, ¿verdad? ¿Es esta desafinación de los átomos de cesio con algunos campos, o por heterodino con un oscilador compensado, o la eliminación de uno de cada norte garrapatas?
Los satélites GPS utilizan una frecuencia de reloj maestro de 10,23 MHz, esto se deriva de los 9.192.631.770 períodos. Para compensar los efectos relativistas, en su lugar se generan 10,229999995453 MHz. Pero cuando la señal GPS es recibida por un receptor en la tierra al nivel medio del mar, la señal parece estar basada en 10,23 MHz como se desea. Creo que se usa un sistema PLL para generar ese reloj maestro a partir de ese reloj atómico. Ver en.wikipedia.org/wiki/Phase-locked_loop

Del libro GPS Satellitennavigation de Frank Schröder ISBN 3-7723-6692-1: "GPS tiene su propia escala de tiempo, comienza con la semana 0 el 6 de enero de 1980. La diferencia a largo plazo entre GPS y UTC debe ser menor menos de 1 microsegundo (sin tener en cuenta los segundos bisiestos). Para lograr esto, los relojes atómicos de los satélites GPS y las estaciones terrestres se sincronizan a menos de 20 nanosegundos y la hora del GPS a la hora UTC a menos de 100 nanosegundos. Las estaciones terrestres GPS monitorean todos los relojes atómicos del sistema GPS y UTC para tal fin”. "Los relojes atómicos en la Tierra podrían sincronizarse usando GPS con una diferencia de menos de 10 nanosegundos".
Por lo tanto, los relojes GPS y TIA no están estrictamente acoplados, pero las diferencias se mantienen muy pequeñas.

Las diferencias entre los relojes atómicos en la tierra en diferentes potenciales gravitatorios se compensan desde 1977. Después de eso, TAI corresponde al tiempo en el nivel medio del mar. "Debido a varios efectos relativistas, los relojes atómicos en los satélites GPS funcionan un poco más rápido, ganan 445 picosegundos por segundo. Para compensar esto, una frecuencia de reloj maestro de 10,23 MHz nominal tiene 10,229999995453 MHz reales"
GPS: https://en. wikipedia.org/wiki/Global_Positioning_System#Timekeeping
TIA o TAI: https://en.wikipedia.org/wiki/International_Atomic_Time
UTC: https://en.wikipedia.org/wiki/Coordinated_Universal_Time
Relojes atómicos: https://en. wikipedia.org/wiki/Atomic_clock

Agregue algunos enlaces verificables a estas declaraciones; de lo contrario, no son compatibles. Si obtuvo esta información de alguna parte, debe agregar un enlace o una referencia a su fuente. Si no obtuvo esta información de ningún lado, entonces... ¡esa tampoco es una buena manera de proporcionar declaraciones fácticas!
Los enlaces están todos en los artículos de wikipedia que mencionaste en tu pregunta. Tenga en cuenta también los enlaces dentro de los propios artículos.
De acuerdo, gracias, es bueno hacer que su respuesta sea independiente, de modo que incluso si los enlaces se eliminan de la pregunta, aún se pueden encontrar en su respuesta. Entonces, ¿está diciendo que los dos están dentro de un microsegundo uno del otro solo porque ambos tienen precisiones muy por debajo de un microsegundo? Eso no descarta otro desplazamiento, y realmente no descarta una deriva lenta, si por ejemplo se calculan para diferentes potenciales gravitatorios (no olvide la relatividad general). Entonces, un argumento basado solo en la precisión no es una "prueba" de que son lo mismo dentro de un microsegundo. Puede que sea cierto, pero...
@uhoh Las diferencias entre los relojes atómicos en diferentes potenciales gravitacionales se compensan desde 1977. Después de eso, TAI corresponde al tiempo en el nivel medio del mar.
Entonces, ¿ tanto el GPS como el TAI representan el tiempo al nivel medio del mar? Por favor, ponga toda la información relevante en la respuesta, no en los comentarios. Los comentarios deben considerarse temporales; La información en la respuesta debe mantenerse por sí misma. ¡Además, no olvide el enlace de donde proviene la información sobre el nivel medio del mar!
¿Está el tiempo del GPS al menos "realmente cerca" del TAI (Tiempo Atómico Internacional)?
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