Časová stupnice je předem dobře definovaný způsob měření času na základě konkrétního periodického přírodního jevu. Je specifikována dvěmi veličinami: počátkem (neboli nulou), od kterého se měří časové intervaly, a jednotkovým intervalem časové stupnice (např. sekunda, den) měřeným od počátku. Definice časové stupnice musí obsahovat popis jevu, který se má použít (co definuje periodu a za jakých podmínek), rychlost posuvu (kolik časových jednotek odpovídá přírodní periodě) a počáteční epochu (časový údaj při nějaké identifikovatelné události). Mezinárodní astronomická unie (IAU) ve svém usnesení z roku 1976 uvádí, že „vhodná časová stupnice je vytvářena jakýmkoli procesem, který umožňuje jednoznačně přiřadit data k událostem“.

Obecně je časová stupnice idealizovaný koncept, zapsaný souborem specifikací dané definice. Přístroje k měření (hodiny), ať už jsou jakkoli sofistikované či přesné, poskytují pouze nedokonalou aproximaci časové stupnice, kterou mají reprezentovat. V tomto smyslu jsou časové stupnice podobné prostorovým referenčním souřadnicovým systémům, které mají přesné definice, ale různé neúplné realizace. Pro moderní vysoce přesné aplikace se ve skutečnosti používají časoprostorové referenční soustavy a časové stupnice jsou proto spojeny s konkrétními referenčními soustavami.

Časy lze z pohledu fyziky a astronomie rozdělit do dvou základních skupin: časy rotační, odvozené z nerovnoměrné rotace Země, a časy fyzikální, odvozené ze sekundy soustavy SI. Z nich odvozené časové stupnice lze dále rozdělit na ty, které jsou reprezentovány skutečnými hodinovými systémy, a na ty, které jsou pouhým teoretickým konceptem. Z pohledu definic časových škál lze časy rozdělit na: časy atomové (fyzikální) - založené na atomových hodinách, např. mezinárodní atomový čas (TAI) a z něj odvozený koordinovaný světový čas (UTC); časy sluneční (světové) - založené na rotaci Země vůči Slunci, mohou být spjaté s občanským životem a kalendářem. Do této kategorie časů lze zařadit např. sluneční čas, světový čas (UT); časy hvězdné - časovou jednotkou je doba rotace Země vzhledem k bodu, který je vůči vzdáleným hvězdám (resp. ke kvasarům) téměř pevný, např. hvězdný čas. časy dynamické a souřadnicové - kde časová jednotka je založena na dynamice Sluneční soustavy a teorii relativity, např. efemeridový čas (ET), terestrický čas (TT), barycentrický souřadnicový čas (TCB).

Časové jednotky byly v minulosti odvozeny z pohybů v přírodě, které se pravidelně opakují. Neustále se zvyšující přesnost časoměrných zařízení v každém z časových systémů a v různých obdobích vedla astronomy a fyziky k občasným změnám definice jednotky času a jeho počátku. Ve všech fázích svého vývoje až do sklonku 20. století používala nebeská mechanika „ideální“ rovnoměrný čas, zavedený Newtonem jako argument pro své teorie. Tento fakt vyplýval z aplikace základního zákona dynamiky v inerciální vztažné soustavě. Efemeridy byly sestavovány na základě hodnot tohoto parametru a bylo učiněno vše pro to, aby došlo k souladu mezi touto ideální stupnicí a její praktickou realizací vyplývající z pozorování a dohod o časových jednotkách.

Historicky jsou časové jednotky určeny z intervalů mezi nebeskými událostmi: z otáčení Země kolem své osy (den) nebo z doby oběhu Země kolem Slunce (rok). Délka dne byla stanovena jako čas mezi dvěma po sobě jdoucími průchody Slunce jedním poledníkem na obloze. Ne všechny sluneční dny však mají stejnou délku. To je způsobeno především elipticitou oběžné dráhy Země a nepravidelnostmi v rychlosti rotace Země. Čas založený na těchto vlivech se liší od sekundy SI a je nevhodný pro měření času s přesností požadovanou pro moderní aplikace. Proto fyzikální metrologie, od prvních mechanických hodin až po nejsofistikovanější atomové standardy současnosti, hraje v měření času rostoucí roli. Teprve až atomové hodiny překonaly přesnost „rovnoměrného“ pohybu hvězd a Slunce na obloze, ze kterého astronomové odvozovali po celá staletí přesný čas.

V moderní době se s přibývající přesností měření začaly prosazovat časové stupnice založené striktně na sekundě SI a také na nutnosti uvažování efektů vyplývajících z obecné teorie relativity a příslušné vztažné soustavy. Časová stupnice je pak jednou ze souřadnicových os časoprostorové vztažné soustavy. Jako základní časový interval pro většinu časových stupnic se používají různé typy sekund a dnů. Jiné časové intervaly (minuty, hodiny a roky) jsou obvykle definovány pomocí těchto dvou jednotek. Vytvářením a udržováním časových stupnic, které jsou mezinárodně uznávány, se mimo IAU zabývají i organizace, jejichž náplní je udržování a sledování přesného času, např. Mezinárodní úřad pro míry a váhy (BIPM) nebo Mezinárodní služba rotace Země a referenčních systémů (IERS). Od roku 1991 vydala IAU ve spolupráci s IERS a Mezinárodní unií pro geodézii a geofyziku (IUGG) několik rezolucí, ve kterých definují, v souladu s obecnou teorií relativity, moderní stupnice časů dynamických a souřadnicových.

Odkazy Reference

Literatura

Související články Čas Měření času

Externí odkazy Astronomické hodiny Článek o astronomických časech Time Scales Přehled časových stupnic (anglicky) Časové škály Článek o časových stupnicích

Kategorie:Měření času Kategorie:Časové stupnice Kategorie:Astronomické jednotky