∆
ρ
ρ
Факторы, влияющие на шкалу времени атомных часов
Неравномерность вращения Земли:
– Девиация угловой скорости
– Нутация
– Прецессия
– Качание линии полюсов
Приливное
изменение
потенциала
на орбите НКА
Приливное изменение
потенциала на Земле
Солнечное
давление
R
1,
φ
1
ρ
c
ρ
л
Ω
Z
Ω
Y
Ω
X
R
2,
φ
2
Изменение
потенциала
на орбите
за счет
зональных
гармоник
34
КРУГЛЫЙ СТОЛ
нялись от значений 10
–14
–10
–15
до 10
–16
(стандарты «фонтанно-
го» типа). В нескольких лабо-
раториях мира, в том числе
в России (ФГУП «ВНИИФТРИ»,
ИЛФ СО РАН, ФИАН), заверша-
ется создание оптических стан-
дартов с нестабильностью 10
–17
.
Уже вручена Нобелевская пре-
мия разработчикам прообраза
часов с нестабильностью 10
–18
(США), а среди специалистов
России обсуждаются принци-
пы построения и проводятся
эксперименты по созданию оп-
тических стандартов времени
с нестабильностью 10
–19
–10
–20
.
С целью повышения точности
навигационных определений
потребителейсистемГЛОНАСС,
GPS, GALILEO и BeiDou в моно-
графии «Релятивистская метро-
логия околоземного простран-
ства-времени»
рассмотрены
методы расчета и прогнозиро-
вания релятивистских погреш-
ностей космических систем
навигации, которые учитыва-
ют влияние неоднородности
гравитационного поля Земли,
влияние полей Луны и Солнца,
а также неравномерность дви-
жения навигационных спутни-
ков по орбите. Уже сейчас эти
методы повышают точность
системы ГЛОНАСС примерно
на порядок.
Не менее серьезные перемены
ожидаются в области повыше-
ния точности измерения дли-
ны. В Международном геоде-
зическом проекте GGOS (Global
Geodetic Observer System) объ-
явлены требования к точно-
сти определения координат
на поверхности Земли, кото-
рая характеризуется погрешно-
стью измерений 1 мм и менее.
По отношению к радиусу Земли
это составляет величину 10
–10
–
10
–11
, что на 2–3 порядка превы-
шает уровень релятивистского
изменения длины в гравита-
ционном поле Земли. По этой
причине релятивистская тео-
рия метрологии используется
при создании сверхточных ла-
зерных геодезических систем,
обладающих погрешностью из-
мерений космических расстоя-
ний в несколько миллиметров.
При достигнутых и перспек-
тивных характеристиках ста-
бильности бортовых и на-
земных хранителей времени
можно говорить уже не только
об учете релятивистских яв-
лений в измерительных си-
стемах, но и об измерении
величины этих эффектов в ин-
тересах решения практических
задач. Одно из практических
направлений в геодезии, свя-
занное с измерениями реляти-
вистского эффекта замедления
времени и гравитационного
смещения частоты, в современ-
ной научной литературе так
и называется: «Релятивистская
геодезия».
В рамках этого направления
автором впервые в России про-
ведены несколько релятивист-
ских экспериментов по измере-
нию гравитационного эффекта
замедления времени. Полу-
ченные результаты открывают
принципиальную возможность
измеренияразностигравитаци-
онных потенциалов, что невоз-
можно сделать существующими
методами, а также возможность
создания высокоточного «кван-
тового нивелира». Предложен
новый метод релятивистской
синхронизации, точность кото-
рого на три порядка выше точ-
ности существующих методов.
Предложены новые релятивист-
ские навигационные приборы –
релятивистские гироскопы.
Монография включает четыре
взаимосвязанных части.
В первой части рассмотрена
эволюция физического содер-
жания релятивистской метро-
логии и экспериментальные
основы общей теории относи-
тельности как базы релятивист-
ской метрологии.
Во второй части исследуются
метрические свойства собствен-
ного времени и расстояний
в стационарном гравитацион-
ном поле на поверхности Зем-
ли и в околоземном космосе.
Предлагаются и анализируют-
ся методы релятивистской син-
хронизации стационарных и мо-
бильных часов.
В третьей части развивается
оптическая модель гравитаци-
онного поля применительно
к вращающейся геоцентриче-
ской земной системе отсче-
та ITRS. Pазвивается электро-
динамика
сплошных
сред,
движущихся в гравитацион-
ных полях различнойприроды.
Выводятся основные формулы
для параметров распростране-
ния радиоволн на основе опти-
ческой модели околоземного
гравитационного поля.
В четвертой, прикладной, ча-
сти, рассматриваются вопросы
вычисления и компенсации
релятивистских эффектов в си-
стемах синхронизации борто-
вых часов космических нави-
гационных систем ГЛОНАСС,
GPS, GALILEO и BeiDou; реля-
тивистские эффекты в систе-
мах синхронизации на осно-
ве космических радиолиний
и ВОЛС; релятивистские ошиб-
ки систем навигации и геоде-
зии, а также результаты новых
релятивистских эксперимен-
тов, проведенных под руковод-
ством автора.
Станда́
рт частоты́
–
высокостабильный по частоте
источник электромагнитных
сигналов (радиодиапазона или
оптических). Стандарты часто-
ты используются в качестве
вторичных или рабочих эталонов
в метрологических измерениях,
а также при производстве вы-
сокоточных средств измерений
частоты и времени, в радионави-
гации, радиоастрономии и в дру-
гих сферах.
35
Воздушно-космическая сфера №2(91) июнь 2017
