Нерівномірність обертання Землі
Період обертання Землі навколо осі є проміжок часу, протягом якого Земля робить один повний оборот щодо якогось постійного напрямку. Цей проміжок близький до тривалості зоряної доби, але не дорівнює йому, оскільки напрямок на точку весняного рівнодення (в площині небесного екватора) внаслідок прецесії змінюється протягом приблизно 46”. За одну зіркову добу напрямок на точку весняного рівнодення змінюється на 0",126 = 46":366. Земля на такий кут повертається за час 0s,008, і так як точка весняного рівнодення зміщується на захід, тобто назустріч обертанню Землі, то період обертання Землі перевищує зоряну добу на 0s,008 і дорівнює 23h 56m 04s,09 .
Через війну численних досліджень було встановлено, що кутова швидкість обертання Землі непостійна, тобто. обертання Землі нерівномірне.
Зміни швидкості обертання Землі поділяються на три типи: вікові, нерегулярні (стрибкоподібні) та періодичні, або сезонні.
В результаті вікових змін тривалість одного обороту Землі збільшувалася за останні 2000 років у середньому на 0s,0023 за сторіччя (за спостереженнями за останні 250 років це збільшення менше - близько 0s,0014 за 100 років). Вікове уповільнення швидкості обертання Землі викликане дією місячних і сонячних припливів.
Стрибкоподібні зміни швидкості обертання можуть збільшити або зменшити тривалість доби на 0s,004. Причину цих змін з достовірністю ще не встановлено.
Нерівномірність обертання Землі вікового і нерегулярного характеру проявляється в розбіжностях спостерігань Місяця і близьких до Землі планет (Меркурій, Венера) з обчисленими (ефемеридними) положеннями цих тіл. Ще в середині ХІХ ст. у спостережуваномуРуху Місяця були виявлені відхилення від обчисленого руху, які не можна пояснити теорією тяжіння. Вже тоді було висловлено припущення, що ці відхилення, що здаються і можуть бути викликані нерівномірним обертанням Землі навколо осі. Дійсно, коли обертання Землі сповільнюється, нам здається, що Місяць рухається своєю орбітою швидше, а коли воно прискорюється, рух Лупи здається уповільненим.
Це пояснення підтвердилося, як у XX в. були виявлені відхилення в рухах Меркурія та Венери, аналогічні відхиленням у русі Місяця, одночасні з ними та пропорційні середнім рухам цих планет.
Внаслідок нерівномірного обертання Землі середня доба виявляється величиною непостійною. Тому в астрономії користуються двома системами рахунки часу: нерівномірним часом, що виходить із спостережень і визначається дійсним обертанням Землі, та рівномірним часом, який є аргументом при обчисленні ефемерид планет і визначається за рухом Місяця та планет. Рівномірний час називається ньютонівським чи ефемеридним часом.
Починаючи з 1960 р., в астрономічних щорічниках ефемериди Сонця, Місяця, планет та їх супутників даються у системі ефемеридного часу. Щоб визначити положення цих небесних тіл у системі всесвітнього (нерівномірного) часу, необхідно знати різницю DT між ефемеридним часом ТЕ і всесвітнім Т0. Точне значення різниці DT може бути отримано лише для минулих моментів часу, порівняння спостережених координат Місяця з його обчисленими координатами. Тому в астрономічних щорічниках публікується екстраполіроване значення DT на цей рік.
Різниця DT дорівнювала нулю близько 1900 р. Але оскільки швидкість обертання Землі у XX в. у середньому зменшувалася, тобто. спостережена доба була довшоюрівномірної (ефемеридної) доби, то ефемеридний час за минулі 75 років "пішов" вперед щодо всесвітнього часу на 46s, а для 1978 р. прийнято DT = ТЕ - T0 = + 47s.
Таким чином, нове визначення секунди враховує мінливість середньої сонячної доби.
Створення атомних і молекулярних стандартів частоти дозволило вперше отримати принципово нову, яка залежить від обертання Землі шкалу часу.
У 1967 р. була встановлена система атомного часу - TUA, одиницею якого є атомна секунда, що визначається як тривалість 9192631770 коливань випромінювання, що відповідає резонансній частоті переходу між двома. надтонкими рівнями основного стану атома цезію-133.
Атомний час TUA визначається Міжнародним Бюро часу на основі регулярного порівняння атомних еталонів окремих обсерваторій. Результати кількох років дослідження та порівнянь між собою атомних еталонів показали, що шкала часу, яку вони задають, надзвичайно стабільна і легко відтворювана — тривалість атомної секунди на різних обсерваторіях відрізнялася не більше, ніж на 1×10 -10.
Атомний час залежить від астрономічних спостережень. та рухів небесних тіл. З цієї причини, а також через високу точність відтворення рівномірної шкали часу: воно є основою для вивчення періодичної нерівномірності обертання Землі навколо своєї осі.