Hora Atômica Internacional
International Atomic Time (abreviado TAI, de seu nome francês temps atomique international) é um padrão de tempo de coordenadas atômicas de alta precisão baseado na passagem nocional do tempo adequado no geóide da Terra. TAI é uma média ponderada do tempo mantido por mais de 450 relógios atômicos em mais de 80 laboratórios nacionais em todo o mundo. É uma escala contínua de tempo, sem saltos de segundos, e é a principal realização do Tempo Terrestre (com um deslocamento fixo de época). É a base para o Tempo Universal Coordenado (UTC), que é usado para cronometragem civil em toda a superfície da Terra e que possui segundos bissextos.
O UTC se desvia do TAI por um número de segundos inteiros. A partir de 1º de janeiro de 2017, quando outro segundo bissexto entrou em vigor, o UTC está exatamente 37 segundos atrás do TAI. Os 37 segundos resultam da diferença inicial de 10 segundos no início de 1972, mais 27 segundos bissextos em UTC desde 1972.
O TAI pode ser relatado usando os meios tradicionais de especificação de dias, herdados de padrões de tempo não uniformes baseados na rotação da Terra. Especificamente, tanto os dias julianos quanto o calendário gregoriano são usados. O TAI nesta forma foi sincronizado com o Tempo Universal no início de 1958, e os dois se separaram desde então, devido principalmente à desaceleração da rotação da Terra.
Operação
TAI é uma média ponderada do tempo mantido por mais de 450 relógios atômicos em mais de 80 laboratórios nacionais em todo o mundo. A maioria dos relógios envolvidos são relógios de césio; a definição do Sistema Internacional de Unidades (SI) do segundo é baseada no césio. Os relógios são comparados usando sinais de GPS e tempo de satélite bidirecional e transferência de frequência. Devido à média do sinal, o TAI é uma ordem de grandeza mais estável do que seu melhor clock constituinte.
As instituições participantes transmitem, cada uma, em tempo real, um sinal de frequência com timecodes, que é a sua estimativa de IAT. Os códigos de tempo geralmente são publicados na forma de UTC, que difere do TAI por um número inteiro bem conhecido de segundos. Essas escalas de tempo são indicadas na forma UTC(NPL) no formulário UTC, onde NPL aqui identifica o National Physical Laboratory, Reino Unido. A forma TAI pode ser denotada como TAI(NPL). O último não deve ser confundido com TA(NPL), que denota uma escala de tempo atômica independente, não sincronizada com TAI ou qualquer outra coisa.
Os relógios de diferentes instituições são regularmente comparados entre si. O Bureau Internacional de Pesos e Medidas (BIPM, França), combina essas medições para calcular retrospectivamente a média ponderada que forma a escala de tempo mais estável possível. Essa escala de tempo combinada é publicada mensalmente na "Circular T" e é o TAI canônico. Essa escala de tempo é expressa na forma de tabelas de diferenças UTC − UTC(k) (igual a TAI − TAI(k)) para cada instituição participante k . A mesma circular também fornece tabelas de TAI − TA(k), para as várias escalas de tempo atômicas não sincronizadas.
Erros de publicação podem ser corrigidos por meio de revisão da Circular T defeituosa ou por errata em uma Circular T subsequente. Além disso, uma vez publicada na Circular T, a escala TAI não é revisada. Em retrospecto, é possível descobrir erros no TAI e fazer melhores estimativas da verdadeira escala de tempo adequada. Como as circulares publicadas são definitivas, melhores estimativas não criam outra versão do TAI; em vez disso, é considerado como criando uma melhor realização do Tempo Terrestre (TT).
História
As primeiras escalas de tempo atômica consistiam em relógios de quartzo com frequências calibradas por um único relógio atômico; os relógios atômicos não eram operados continuamente. Os serviços de cronometragem atômica começaram experimentalmente em 1955, usando o primeiro relógio atômico de césio no National Physical Laboratory, Reino Unido (NPL). Foi usado como base para calibrar os relógios de quartzo do Royal Greenwich Observatory e para estabelecer uma escala de tempo, chamada Greenwich Atomic (GA). O Observatório Naval dos Estados Unidos iniciou a escala A.1 em 13 de setembro de 1956, usando um relógio atômico comercial Atomichron, seguido pela escala NBS-A no National Bureau of Standards, Boulder, Colorado, em 9 de outubro de 1957.
O International Time Bureau (BIH) iniciou uma escala de tempo, Tm ou AM, em julho de 1955, usando relógios de césio locais e comparações com relógios distantes usando a fase dos sinais de rádio VLF. A escala BIH, A.1, e NBS-A foram definidas por uma época no início de 1958 Os procedimentos utilizados pelo BIH evoluíram, e o nome da escala temporal mudou: A3 em 1964 e TA(BIH) em 1969.
O segundo SI foi definido em termos do átomo de césio em 1967. De 1971 a 1975, a Conferência Geral de Pesos e Medidas e o Comitê Internacional de Pesos e Medidas tomaram uma série de decisões que designaram a escala de tempo BIPM Tempo Atômico Internacional (TAI).
Na década de 1970, ficou claro que os relógios participantes do TAI estavam funcionando em taxas diferentes devido à dilatação gravitacional do tempo, e a escala combinada do TAI, portanto, correspondia a uma média das altitudes dos vários relógios. A partir da data Juliana 2443144.5 (1 de janeiro de 1977 00:00:00), foram aplicadas correções à saída de todos os relógios participantes, de modo que o TAI correspondesse ao tempo adequado no geóide (nível médio do mar). Como os relógios estavam, em média, bem acima do nível do mar, isso significava que o TAI desacelerava cerca de uma parte em um trilhão. A antiga escala de tempo não corrigida continua a ser publicada sob o nome EAL (Échelle Atomique Libre, que significa Escala Atômica Livre).
O instante em que a correção gravitacional começou a ser aplicada serve como época para o Tempo de Coordenada Baricêntrica (TCB), Tempo de Coordenada Geocêntrica (TCG) e Tempo Terrestre (TT), que representam três escalas de tempo fundamentais no sistema solar. Todas essas três escalas de tempo foram definidas para ler JD 2443144.5003725 (01 de janeiro de 1977 00:00:32.184) exatamente naquele instante. O TAI passou a ser uma realização do TT, com a equação TT(TAI) = TAI + 32,184 s.
A continuação da existência do TAI foi questionada em uma carta de 2007 do BIPM para o ITU-R que afirmava: "No caso de uma redefinição do UTC sem segundos bissextos, o CCTF consideraria discutir a possibilidade de suprimir TAI, pois permaneceria paralelo ao UTC contínuo."
Relação com UTC
Ao contrário do TAI, o UTC é uma escala de tempo descontínua. Ocasionalmente, é ajustado por segundos bissextos. Entre esses ajustes, ele é composto por segmentos que são mapeados para o tempo atômico por um deslocamento constante. Desde o seu início em 1961 até dezembro de 1971, os ajustes foram feitos regularmente em segundos bissextos fracionários para que o UTC se aproximasse de UT2. Posteriormente, esses ajustes foram feitos apenas em segundos inteiros para aproximar UT1. Este foi um acordo de compromisso para permitir uma escala de tempo de transmissão pública. Os ajustes de segundo inteiro menos frequentes significavam que a escala de tempo seria mais estável e mais fácil de sincronizar internacionalmente. O facto de continuar a aproximar-se do UT1 significa que tarefas como a navegação que requerem uma fonte de Tempo Universal continuam a ser bem servidas pela transmissão pública do UTC.