현재 사용 중인 주요한 시간체계를 간단히 정리했습니다.
1. 세계시(UT, Universal Time)
경도 0도에서의 평균태양시로 과거에 쓰던 GMT(그리니치평균시)를 대체합니다. UT는 지구의 회전과 관련이 있는 시간체계입니다.
1) UT0 : 관측지에서 측정한 평균태양시. 지구의 극운동(Polar motion)을 반영하지 않은 것으로 관측지마다 다르게 측정됩니다. 일상생활에는 거의 사용하지 않습니다. UT1과의 관계는 아래와 같습니다.
UT0 = UT1 + tan(lat) * (x * sin(long) + y * cos(long))
* lat : 위도, long : 경도
* x, y : 지구의 극운동 크기. 관측을 통해서만 알 수 있으며, 값은 IERS Bulletin A에서 얻을 수 있음.
2) UT1(=GMT) : 지구의 극운동을 반영하였으며, 지구 어디에서나 동일합니다. GCRS와 ITRS 기준계에 대한 지구의 회전각으로 측정합니다. 천문학에서 가장 자주 사용하는 시간체계로, UT라 하면 대부분 UT1을 뜻합니다. 세계협정시(UTC)와 0.9초 이내의 차이를 가지며, 둘 사이는 다음 관계식이 성립됩니다.
UT1 = UTC + DUT1
DUT1은 측정을 통해서만 알 수 있는 값으로, 측정값은 IRES Bulletin A에서 얻을 수 있습니다. DUT1은 2013년 1월 24일 현재 0.251초입니다.
3) UT1R : UT1에 조석효과를 제거하여 부드럽게 만든 시각체계입니다. 계산식은 아래 페이지 참고하세요.
EARTH ROTATION VARIATIONS DUE TO ZONAL TIDES
4) UT2 : UT1에서 계절변동분을 제거한 것으로 UT1과는 0.1초 이내에서 일치합니다. 지구의 자전속도는 계절에 따라 조금씩 변하는데, 5월 경 0.03초 정도 늦고, 11월 경 0.03초 정도 빨라지는 효과를 제거한 것으로 것으로, 실생활에서 자주 쓰지는 않습니다. UT1과는 아래 관계를 가집니다.
UT2 = UT1 + 0.022 * sin(2 * Pi * t) - 0.012 * cos(2 * Pi * t)
- 0.006 * sin(4 * Pi * t) + 0.007 * cos(4 * Pi * t)
* t = 2000.0 + (MJD - 51544.03) / 365.2422
* MJD는 Modified Julian Date로, 율리우스적일(Julian Date)에서 2400000.5를 빼면 구할 수 있습니다.
5) UT2R : UT1에 조석효과(UT1R)와 계절변동(UT2)을 모두 제거한 것입니다. UT2 역시 자주 쓰지는 않습니다.
2. 국제원자시(TAI, International Atomic Time)
국제원자시는 원자시계를 이용하여 직접 시간을 측정하는 시간체계로, 균일한 길이를 가지는 가장 이상적인 시간체계 가운데 하나입니다. 전세계 50개국에 설치된 200개가 넘는 원자시계를 이용하여 측정하며, 세계협정시(UTC)와 지구시(TT)의 기반이 되는 시간 체계로, 상대론적 효과와 환경 요인을 고려하여 고려하여 지구 표면(지오이드)에서의 시간을 나타냅니다.
3. 세계협정시(UTC, coordinated universal time)
UTC는 1972년 1월 1일부터 시행한 세계표준시로, 일상생활에서 공식적으로 사용하고 있는 시간체계입니다. 원자시 체계의 일종으로 지구의 자전과는 큰 관련이 없는 시간체계이나, 일상 생활에서의 편의를 위하여 UT1과 0.9초 이내의 시간차를 가지도록 국제원자시(TAI)에 윤초를 더해서 보정합니다. 세계협정시에서 하루는 보통 86400초입니다. 그러나 UT1과의 시간 차이를 보정하기 위해 간혹 윤초를 6월 30일이나 12월 31일에 더하는데, 윤초가 포함된 날은 86401초가 됩니다. 시간척도의 길이는 국제원자시와 같고, 국제원자시와 다음 관계를 가집니다.
UTC = TAI - (윤초)
윤초는 2012년 7월 1일 이후는 35초입니다.
4. 지구시(TT, Terrestrial Time)
지구시(TT, TDT)는 지표면에의 시간을 나타내는 균일한 시간체계로, 주로 태양계 천체의 천체력을 만드는데 쓰는 시간체계입니다. 2000년까지는 TDT(Terrestrial Dynamic Time)로 표기했습니다. 지구시는 국제원자시, 세계협정시와 다음 관계를 가집니다.
TT = TAI + 32.184
TT = UTC + (윤초) + 32.184
ΔT(delta T)는 세계협정시와 지구시 사이의 차이를 나타내는데, 아래와 같은 관계를 가집니다.
ΔT = TT - UT1 = (윤초) + 32.184 - DUT1
2013년 1월을 기준으로 보면 ΔT는 대략 67초 정도 됩니다.
< ΔT 관측치와 예상치(관측: 1657~2012, 예측: 2013~2020) >
원자시계를 쓰지 않던 과거에는 지구시 대신 역표시(ET, ephemeris time)를 사용했는데, 이 시간체계는 천문관측을 기반으로 하고 있으며, TT와 근사적으로 연속성을 가집니다.
- 참고 자료
1. Wolfram Research : http://scienceworld.wolfram.com/astronomy/Time.html
2. IERS Bulletins : http://www.iers.org/IERS/EN/Publications/Bulletins/bulletins.html
3. 위키피디아 : http://en.wikipedia.org/wiki/DUT1 , http://en.wikipedia.org/wiki/UT1 , http://en.wikipedia.org/wiki/International_Atomic_Time
4. Explanatory Supplement to the Astronomical Almanac (3rd edition) : 3장 Time
5. Astronomical Times : http://www.cv.nrao.edu/~rfisher/Ephemerides/times.html
6. Long-term Delta T : http://www.usno.navy.mil/USNO/earth-orientation/eo-products/long-term
7. ΔT 관측치와 예상치(NOAO) : http://maia.usno.navy.mil/ser7/historic_deltat.data
