Quelltext der Seite Universal Time

{{Belege fehlen||Dieser Artikel}}
Die '''Universal Time''' ('''UT'''; deutsch ''Universalzeit'') ist die durch astronomische Beobachtung gewonnene mittlere [[Sonnenzeit]] des durch die [[Royal Greenwich Observatory|Sternwarte von Greenwich]] führenden [[Nullmeridian]]s. Sie ist eine universelle [[Zeitskala]], welche die gemessene [[Erdrotation]] widerspiegelt. In den [[Geowissenschaften]] und der [[Astrometrie]] ist sie das am meisten verwendete Zeitsystem.

== Geschichte ==
Die heutige [[Weltzeit]] hieß von 1884 bis 1928 die [[Greenwich Mean Time]] (GMT). Da die Astronomen die GMT ab Mittag zählten, während sie im bürgerlichen Leben von Mitternacht an gerechnet wurde, waren Verwirrungen entstanden, sodass man 1928 eine neue Weltzeit vereinbarte und sie Universal Time (UT) nannte. 1968 wurde die Universal Time in mehrere [[Zeitsystem]]e gesplittet (UT0, UT1 und UT2), um kleinen Unregelmäßigkeiten der Erdrotation Rechnung zu tragen.

Die Variante [[#UT1|UT1]] ist direkt der [[Tag-Nacht-Grenze|Phasenwinkel]] der Erdrotation und dient als [[Bezugssystem|Referenzzeit]] für die 1972 eingeführte [[Koordinierte Weltzeit]] (UTC). Diese völlig gleichmäßige Zeitskala wird je nach Bedarf durch vereinzelte [[Schaltsekunde]]n an die UT1 angepasst und bildet so den Beitrag der [[Astronomische Chronologie|Astronomischen Chronologie]] zur präzisen Bestimmung der [[Zeit]].

== Messung und Bedeutung ==
Gemäß ihrer [[Definition]] als eine ''mittlere Sonnenzeit'' misst UT den ''[[Winkel|Drehwinkel]] der [[Erde]] bezüglich der mittleren [[Sonne]]''. In der Praxis bestimmt man jedoch den Drehwinkel der Erde bezüglich des [[Frühlingspunkt]]s ([[Sternzeit]] im [[Äquatorialsystem]]), bezüglich geeigneter [[Fixstern]]e ([[Galaktisches System]], mit [[Prismenastrolab|Astrolabien]] oder [[Photographic Zenith Tube|Zenitkameras]]) oder bezüglich ferner [[Radioquelle]]n (im [[Fundamentalsystem (Astronomie)|Fundamentalsystem]], mit [[Very Long Baseline Interferometry|VLBI]] (Interferometrie)) und rechnet den so erhaltenen Winkel über geeignete Formeln in [[Sonnenzeit]] um (86400 Sonnenzeit-Sekunden entsprechen ungefähr 86636,6 [[Sternzeit]]-Sekunden). Der Vorteil liegt darin, dass die Positionen von Sternen und Radioquellen wesentlich genauer beobachtet werden können als die der Sonne. Radioquellen sind außerdem auch tagsüber anmessbar, so dass eine kontinuierliche Bestimmung von UT möglich wird.

Da die UT über eine [[Beobachtung]] des Drehwinkels der Erde gewonnen und daher letztlich von der [[Erdrotation]] abgeleitet wird, spiegelt sie deren kurzfristige [[Fluktuation]]en und langfristige Verlangsamung wider. UT ist daher ''kein'' strikt gleichförmiges [[Zeitmessung|Zeitmaß]] und für manche wissenschaftliche oder technische Anwendungen nicht geeignet. Andererseits liefert UT gerade wegen dieser Abhängigkeit Informationen über die augenblickliche Rotationsgeschwindigkeit der Erde und den genauen Drehwinkel, was für zahlreiche Anwendungen in [[Astronomie]], [[Raumfahrt]], [[Astrogeodäsie|Vermessungswesen]] usw. unerlässlich ist.

Darüber hinaus bleibt die UT, weil sie aufgrund ihrer Definition alle Änderungen der Erdrotation mitmacht, stets mit dem [[Tag|Tag-Nacht-Wechsel]] der Erde synchron, was z.&nbsp;B. für [[Atomzeit]]skalen langfristig nicht der Fall ist. UT bildet daher die Grundlage für die im Alltag benutzten [[Bürgerliche Zeit|bürgerlichen Zeitskalen]].

== Abgrenzung ==
Während die [[Internationale Atomzeit]] (TAI) und die [[Koordinierte Weltzeit]] (UTC) physikalisch ''gleichmäßige'' Zeitskalen sind, stellt UT1 den wahren [[Tag-Nacht-Grenze|Phasenwinkel]] der Erdrotation dar – d.&nbsp;h. den Winkel zwischen dem [[Nullmeridian|Greenwich-Meridian]] und dem astronomischen [[Frühlingspunkt]]. Damit definiert UT1 die momentane „Lage des [[Kreisel]]s Erde“ im astronomischen [[Fundamentalsystem (Astronomie)|Fundamentalsystem]], hat aber kleine Unregelmäßigkeiten von einigen Zehntelsekunden pro Jahr.

# UT1 hat zwar kleine Unregelmäßigkeiten, spiegelt aber genau die Drehung der [[Erde]] wider. Sie ist für die [[Geowissenschaftler]] am wichtigsten.
# UTC ist zwar eine völlig gleichmäßige [[Zeitskala]], muss aber alle ein bis sechs Jahre durch [[Schaltsekunde]]n an UT1 angeglichen werden. Sie wird von den [[Zeitdienst]]en über Radiowellen ausgestrahlt.
# Die Internationale Atomzeit (TAI) ist ebenfalls völlig gleichmäßig, aber „läuft der Erde voraus“ – derzeit 37 Sekunden seit dem 1. Januar 2017. Sie wird in der [[Physik]] verwendet.
Es gibt keine ideale Zeitskala für alle Disziplinen, aber für jeden Zweck eine gut geeignete.

== Varianten ==
Es gibt einige um Millisekunden verschiedene Varianten. Mit „UT“ ohne weitere Spezifikation ist in der Regel UT1 gemeint.

* '''UT0''': Direkt aus Beobachtungen abgeleitete mittlere Ortszeit des Nullmeridians
* '''UT1R''': korrigiert um Einflüsse der [[Polbewegung|Polschwankungen]] (Perioden über 35 Tage)
* '''UT1''': korrigiert um Einflüsse der Polschwankungen (Perioden über 7 Tage)
* '''UT1D''': korrigiert um Einflüsse der Polschwankungen (Perioden über 12 Stunden)
* '''UT2''': Hier wurde außerdem die mittlere jährliche Schwankung der [[Erdrotation]] abgezogen.

=== UT0 ===
Die Bestimmung geschieht, indem ein Beobachter seine lokale Sternzeit (oder äquivalent dazu den Drehwinkel der Erde) misst und über geeignete Formeln in UT umrechnet. Dabei muss er auch den Unterschied in geographischer Länge zwischen sich und Greenwich berücksichtigen. Legt er dafür seine mittleren geographischen Koordinaten zugrunde, so erhält er UT0.

=== {{Anker|UT1}} UT1 – Universal Time No.1 ===
UT1 wird durch astronomische Beobachtungen gewonnen – etwa mit einem modernen [[Meridiankreis]] – oder mittels [[Very Long Baseline Interferometry]]. Die kleinen Differenzen zu UTC werden als [[DUT1|Zeitkorrektur]] <math>DUT1 = UT1 - UTC</math> bezeichnet und ist neben den [[Polbewegung|Polkoordinaten]] ''x'' und ''y'' einer der drei [[Erdrotationsparameter|Parameter der Erdrotation.]]

Die Differenz UT1 − UTC tendiert im Laufe einiger Monate zu negativen Werten, weil unser Zeitsystem die mittlere [[Sekunde]] von 1900 bis 1905 zur Basis hat und die Erdrotation seither um rund 0,002 Sekunden pro Tag langsamer geworden ist.
Bevor UT1&nbsp;−&nbsp;UTC einen absoluten Wert von 0,9 Sekunden erreicht, wird eine [[Schaltsekunde]] zum [[30.&nbsp;Juni]] oder zum [[31.&nbsp;Dezember]] eingefügt.

Die genaue Lage der momentanen Drehachse der Erde unterliegt geringfügigen Schwankungen im Meterbereich. Da sich im Zuge dieser [[Polbewegung]]en auch die Lage des Beobachters bezüglich der Drehachse ändert, sind seine geographischen Koordinaten kleinen Schwankungen unterworfen. Die Schwankungen seiner geographischen Länge führen dazu, dass die Umrechnung seiner Beobachtungen nach UT, in die nur die ''mittlere'' geographische Länge einging, nicht ganz korrekt ist. Nach entsprechender Korrektur ergibt sich UT1.

Die Korrektur lautet in erster Näherung (mit der mittleren Länge <math>\lambda_{m}</math>, der mittleren Breite <math>\varphi_{m}</math> und den Polkoordinaten <math>x</math> und <math>y</math>):

<math class="centered">UT1 = UT0 - \tan(\varphi_{m}) \cdot (x \sin(\lambda_{m}) + y \cos(\lambda_{m}))</math>

Die Polkoordinaten werden in [[Bogensekunde]]n veröffentlicht. (15 Bogensekunden entsprechen einer Zeit[[sekunde]].)

=== UT1R ===
Diese Zeitskala ähnelt der UT1, wobei die Glieder mit einer Periode, die kleiner als 35 Tage ist, weggerechnet sind. Diese Zeitskala ist also im Vergleich zu UT1 geglättet. Das R steht für ''Removed'' (zu Deutsch: entfernt) oder ''Reduced'' (zu Deutsch: reduziert).

=== UT1D ===
Diese Zeitskala ähnelt der UT1, wobei auch [[Gezeiten]]effekte mit einer halbtägigen oder täglichen Periode berücksichtigt sind. Diese Zeitskala ist also im Vergleich zu UT1 aufgeraut.

Das D steht für ''Daily'' (zu Deutsch: täglich) oder ''tiDes'' (zu Deutsch: Gezeiten).

=== UT2 ===
Die so gewonnene UT1 unterliegt bislang nur den aus der Erdrotation stammenden Fluktuationen. Der [[Erdrotation#Kurzfristige Schwankungen|jahreszeitlich bedingte Anteil]], einerseits durch vegetative Veränderungen, andererseits aufgrund Wasserverlagerungen durch Schnee, lässt sich leidlich genau mit einer [[Empirie|empirisch]] gewonnenen schematischen Formel wiedergeben. Im Bemühen, eine möglichst gleichmäßige Zeitskala zu erhalten, hat man diesen Schwankungsanteil von UT1 abgezogen:

<math class="centered">UT2 = UT1 \, + \, 0{,}022\mathrm{s} \, \cdot \, \sin(2\pi\tau) \, - \, 0{,}012\mathrm{s} \, \cdot \, \cos(2\pi\tau) \, - \, 0{,}006\mathrm{s} \, \cdot \, \sin(4\pi\tau) \, + \, 0{,}007\mathrm{s} \, \cdot \, \cos(4\pi\tau)</math>
Dabei ist <math>\tau</math> der als Bruchteil des [[Besseljahr]]es ausgedrückte Zeitpunkt der Beobachtung.
Von UT2 wurden in den 60er-Jahren die Radio-Zeitzeichen abgeleitet. Mit der Einführung von UTC im Jahre 1972 verlor UT2 an Bedeutung.

== UT und UTC ==
Seit die Definition der Einheit [[Sekunde]] nicht mehr durch astronomische Beobachtungen gewonnen, sondern von einer [[Atomuhr]] abgeleitet wird (1968), wird die [[Koordinierte Weltzeit|Weltzeit (''UTC'')]] mit dieser [[Internationale Atomzeit|Atomzeit (''TAI'')]] synchronisiert. Durch [[Schaltsekunde]]n wird gewährleistet, dass die Differenz zwischen UT1 und UTC nicht mehr als 0,9 Sekunden beträgt.

== Siehe auch ==
* [[Baryzentrum]]
* [[Geodynamik]]
* [[geographische Länge]]
* [[GPS-Zeit]]
* [[Internationales Büro für Maß und Gewicht]]
* [[Zeitzeichensender]]
* [[Zonenzeit]]

== Weblinks ==
* {{cite web|url=http://www.ptb.de/cms/nc/presseaktuelles/journalisten/presseinformationen/archiv-presseinformationen/presseinformationen-2015.html|title=Das Jahr wird eine Sekunde länger|work=Presseinformationen|date=15. Juni 2015|publisher=[[Physikalisch-Technische Bundesanstalt]]}}
* {{cite web|title=IERS Rapid Service/Prediction Center|url=http://maia.usno.navy.mil/|publisher=[[U.S. Naval Observatory]]}}

[[Kategorie:Zeitnormal]]
[[Kategorie:Astronomischer Zeitbegriff]]