Zaman sistemleri

Zaman, evrenin temel yapı ta¸slarından biri olarak, i¸cinde bir olayın veya ardı¸sık olayların ger¸cekle¸sti˘gi boyut ¸seklinde tanımlanabilir. Konum ve nitelik y¨on¨unden de˘gi¸sti˘gi bilinen ve de˘gi¸simi g¨ozlenmek istenen her olay ya da nesne i¸cin zamanın kaydedilmesi gerekir.

olmalıdır. Bu anlamda de˘gerlendirilebilecek bazı do˘ga olayları, yerin kendi ekseni etrafındaki g¨unl¨uk rotasyon hareketi, yerin g¨une¸s etrafındaki yıllık dolanımı, ayın yeryuvarı etrafındaki aylık dolanımı, n¨ukleer fizikte bazı atomların temel ¨ozelliklerine dayalı fiziksel s¨ure¸clerdir. Birbirini tekrar eden iki olay arasındaki zaman farkı referans zaman ¨ol¸ce˘gini tanımlar ( ¨Ust¨un, 2006).

Zaman sistemleri, ¨u¸c ana grup ve alt ba¸slıklarda toplanabilir. Yıldız, g¨une¸s ve d¨unya zaman sistemleri yerin kendi ekseni etrafındaki rotasyon hareketine dayalı zaman sistemleridir. Bunun dı¸sında dinamik ve atomik zaman sistemleri di˘ger iki grubu olu¸sturur.

C¸ izelge 3.1: Zaman sistemlerinin sınıflandırılması Periyodik s¨ure¸c Zaman sistemi

Yerin rotasyonu D¨unya zamanı (UT)

Greenwich yıldız zamanı (Θ0) Yerin devinimi Yersel dinamik zaman (TDT)

Jeosentrik koordinat zamanı (TCG) Barisentrik koordinat zamanı (TCB) Atomik titre¸sim Uluslararası atomik zaman (TAI)

Koordinatlandırılmı¸s d¨unya zamanı (UTC) GPS zamanı (GPST)

Yıldız zamanı

Yıldız zamanı ilkbahar noktasının saat a¸cısıyla ¨ol¸c¨ul¨ur. Bir yıldız g¨un¨u ilkbahar noktasının bir g¨ozlem yeri meridyeninden iki ¨ust ge¸ci¸s anı arasındaki s¨ureye e¸sittir. ˙Ilkbahar noktası ¨uzerindeki presesyon ve nutasyon etkisi nedeniyle, bu s¨ure bir yıldıza g¨ore tanımlanan yıldız g¨un¨une e¸sit de˘gildir. Ger¸cek ilkbahar noktasının konumuna ba˘glı yıldız zamanı g¨or¨unen (ger¸cek) yıldız zamanı olarak ifade edilir. Ekinoks denklemi ile ifade edilen nutasyon terimi, ger¸cek yıldız zamanından ¸cıkarılırsa ortalama yıldız zamanı Θ,

Θ = Θ− ∆ψ cos ε (3.5)

elde edilir. Buna g¨ore ekinoks denklemi ekvator dairesi ¨uzerinde ger¸cek ilkbahar noktası ile ortalama ilkbahar noktası arasındaki a¸cıya kar¸sılık gelir. Ekinoks denklemi ∆ψ cos ε yıldız almanaklarında N′ uzun ve N′′kısa periyotlu nutasyon de˘gerleri olarak verilmektedir:

˙Ilkbahar noktasının konumunun presesyondan etkilenmesi nedeniyle ortalama yıldız g¨un¨u yerin kendi ekseni etrafındaki bir tam d¨on¨u¸s¨unden 0s.0084 daha kısadır.

G¨une¸s zamanı

G¨unl¨uk ya¸samımızdaki zaman kavramı g¨une¸sin g¨or¨unen hareketiyle ilgilidir. Bir g¨une¸s g¨un¨u, g¨une¸sin g¨ozlem yeri meridyeninden ardı¸sık iki alt ge¸ci¸si arasındaki s¨ureye e¸sittir. G¨une¸s g¨un¨u ba¸slangıcı gece yarısı olması gerekti˘ginden g¨une¸sin saat a¸cısıyla aralarında 12h’lik fark vardır:

τ = tG+ 12h (3.7)

G¨une¸s ekliptik ¨uzerinde de˘gi¸sen hız ve deklinasyon de˘gerleriyle hareket etti˘ginden, ger¸cek g¨une¸s g¨un¨u yıl i¸cerisinde farklı s¨urelerde ger¸cekle¸sir. G¨une¸se ba˘glı olarak ideal bir zaman birimi olu¸sturmak i¸cin g¨une¸sin ekvator ¨uzerinde de˘gi¸smez bir hızla hareket etti˘gi varsayılmalıdır. Ortalama g¨une¸s g¨un¨u ekvator ¨uzerinde sabit bir hızla dolanan g¨une¸sin g¨ozlem yeri meridyeninden ardı¸sık iki alt ge¸ci¸si arasındaki s¨ureye e¸sittir. Buna g¨ore ortalama g¨une¸s g¨un¨u 1 tropik yıl s¨uresinin 1/(365.2422), 1 julyen yıl s¨uresinin 1/(365.25) katıdır. Ortalama ilkbahar noktasından ba¸slamak ¨uzere ger¸cek g¨une¸sin ekliptik y¨or¨ungesinde bir tam dolanımını ger¸cekle¸stirdi˘gi s¨ureye tropik yıl denir. Ger¸cek g¨une¸s zamanı ile ortalama g¨une¸s zamanı arasındaki fark,

E = τ− τ (3.8)

zaman denklemi adı verilen ve yıl i¸cinde de˘gi¸sen bir b¨uy¨ukl¨ukle g¨osterilir.

Astronomik d¨unya zamanı, Greenwich ortalama zamanı (GMT) olarak da adlandırılır. Ekvator ¨uzerinde sabit bir a¸cısal hızla hareket eden g¨une¸se g¨ore yerin kendi ekseni etrafındaki d¨on¨u¸s¨un¨u yansıtan bir zaman t¨ur¨ud¨ur. UT0 astronomik g¨ozlemlerden do˘grudan do˘gruya elde edilmi¸s (kutup gezinimi i¸cin d¨uzeltilmemi¸s) b¨uy¨ukl¨uk olarak g¨oz ¨on¨une alınır. UT1, g¨ozlem noktasında UT0’a kutup gezinimi nedeniyle boylam d¨uzeltmesi getirilerek bulunur. G¨unl¨uk ya¸sam i¸cin ideal zaman ¨ol¸c¨ut¨ud¨ur. UT2 yeryuvarının d¨on¨u¸s hızında yıllık ve yarıyıllık olarak g¨ozlenen de˘gi¸simlerin UT1’de d¨uzeltilmesiyle elde edilir. Bilimsel ama¸clar dı¸sında pratik bir ¨onemi yoktur (M¨uller, 1973).

Yerin kendi ekseni etrafındaki d¨on¨u¸s hızının uniform (de˘gi¸smez) olmaması nedeniyle UT, uzayda g¨ok cisimlerinin konumlarının belirlenmesinde uygun bir zaman birimi

de˘gildir. G¨une¸s sisteminde gezegenlerin dolanım s¨urelerine dayalı olarak Newton’un hareket yasalarıyla tanımlanan dinamik zaman sistemleri kuramsal olarak de˘gi¸smez niteliktedir. ˙Ilk kez 1950’de Efemeris Zamanı (ET)’nin tanımlanmasıyla kullanılmaya ba¸slanmı¸stır. Efemeris saniyesi 1900 yılı Ocak 0, ET = 12h i¸cin tropik yıl s¨uresinin 1/(31556925.9747) katıdır. 1979’da ET yerine, Dinamik Zaman (DT) kavramı kullanılmaya ba¸slanmı¸s; Yersel Dinamik Zaman (TDT), TAI + 32s.184 olarak

tanımlanmı¸stır. Jeosentrik ve barisentrik koordinat sistemleriyle uyumlu olması a¸cısından Jeosentrik Koordinat Zamanı (TCG) ve Barisentrik Koordinat Zamanı (TCB) kullanılmaktadır.

Atomik zaman sistemleri

Atomik zaman sistemleri astronomik olmayan zaman sistemleri olarak da bilinir. 1955’te sezyum atomunun frekans standardına dayalı ¸cok y¨uksek do˘gruluklu zaman biriminin olu¸sturulmasından sonra 1967’de Uluslararası Birimler Sistemi (SI) atomik saniyeyi temel zaman birimi kabul etti. Buna g¨ore atomik saniye; ¨ozel ko¸sullarda sezyum 133 atomunun iki ince enerji seviyesi arasındaki ge¸ci¸se kar¸sılık gelen 9 192 631 770 kez titre¸simi i¸cin ge¸cen s¨ure olarak tanımlamı¸stır. Uluslararası Atomik Zaman (TAI) jeoit seviyesinde esas zaman ¨ol¸c¨ut¨un¨u belirleyen ¸cok y¨uksek prezisyonlu atomik zaman standardıdır. Bu anlamda yersel dinamik zamanın uygulamada ger¸cekle¸smesidir. TAI d¨unya geneline da˘gılmı¸s yakla¸sık 300 atomik saatin a˘gırlıklı ortalamasına kar¸sılık gelir. Atom saatlerindeki frekans kararlılı˘gı 10−12 d¨uzeyindedir (Aksoy, 1987).

Koordinatlandırılmı¸s D¨unya Zamanı (UTC), TAI ile tanımlı uniform bir zaman sistemidir. UTC’nin TAI’den farkı sivil ya¸samda kullanılan zaman birimi olmasıdır. Bu ¸cer¸cevede UT ile uyumunun sa˘glanması i¸cin TAI’den tam sayı olarak saniyelik sapmalarla (leap second) ifade edilir. UTC’ye tam saniyelerin ne zaman eklenece˘gine Uluslararası yer D¨on¨ukl¨uk ve Referans Sistemleri Servisi (IERS) karar verir. ˙Ilke olarak |UT1 - UTC| > 0s.9 e¸sitsizli˘ginin bozulması durumunda UTC’ye 1s eklenmesi benimsenmi¸stir. Son d¨uzeltme 31 Aralık 2005’de ger¸cekle¸stirilmi¸stir ( ¨Ust¨un, 2006). GPS zamanı da atomik bir zaman sistemidir. GPS uydularının zaman sistemi s¨urekli olması gerekti˘ginden UTC’den zamanla uzakla¸sır. GPS saatinin ba¸slangı¸c epo˘gu, 6 Ocak 1880 tarihi 0h’de aynı tarihteki UTC ile e¸sit kabul edilmi¸stir. Bu tarihte UTC ile TAI arasında 19s’lik fark GPS saati ile TAI arasındaki farka e¸sittir.