/Наука и Техника

Измерение времени. Основы GPS

год издания — 2002, кол-во страниц — 400, ISBN — 5-94836-006-7, тираж — 2000, язык — русский, тип обложки — твёрд. 7БЦ матов., стандарт упаковки — 6, масса книги — 780 гр., издательство — Техносфера

серия — Мир связи

КНИГА СНЯТА С ПРОДАЖИ

The Measurement of Time. Time, Frequency and the Atomic Clock
Claude AUDOIN
CNRS, Orsay, France
Bernard GUINOT
Paris Observatory, France
Masson, Paris 1998
Пер. с англ. Ю. С. Домнина, В. М. Татаренкова
Формат 70x100 1/16. Печать офсетная. Бумага офсет №1. Плотность 80 г/м²

Первое за последние 50 лет всеобъемлющее издание по физике и метрологии времени. Точность атомных часов и атомной шкалы авторы рассматривают в контексте фундаментальных физических исследований, а также в применении к таким техническим системам, как глобальные системы навигации и позиционирования. Книга станет настольной для метрологов, астрономов, инженеров-разработчиков высокоточных время-частотных приборов и систем, послужит учебным пособием и справочником для специалистов в таких областях, как геофизика, атомная физика, навигация и телекоммуникации. Русское издание дополнено обширным разделом по физико-техническим основам и алгоритмам глобальной навигационной системы GPS, что позволяет рассматривать эту часть книги как первое учебное пособие по данной тематике в стране.

Глава 1.
Введение	12

Глава 2.
Принципы измерения времени	18
2.1. Введение	18
2.2. Время и воспроизводимость: понятие длительности	19
2.2.1. Хаос	19
2.2.2. Измерение времени через измерение других величин	20
2.2.3. Локальная природа явлений	20
2.2.4. Разное старение?	21
2.2.5. Воспроизводимость и измерительные эталоны	22
2.3. Время, эволюция и шкалы времени	22
2.4. Два способа измерения времени	24
2.4.1. Использование воспроизводимости	25
2.4.2. Использование динамической модели	27

Глава 3.
Измерение времени и теоретические модели	30
3.1. Классическая модель и абсолютное время	31
3.2. Специальная теория относительности	33
3.2.1. Физика в инерциальных системах	33
3.2.2. Лоренцевское преобразование и инвариантность интервала	36
3.2.3. Время в специальной теории относительности	37
3.2.4. Область применения специальной теории относительности	38
3.3. Общая теория относительности	39
3.3.1. Обзор	39
3.3.2. Пост-ньютоновское приближение	42
3.4. Выводы и заключение	52

Глава 4.
Эволюция измерений времени	54
4.1. Дата, календарь и час	54
4.2. Измерение времени, основанное на смене дня и ночи	56
4.2.1. Среднее солнечное время	56
4.2.2. Шкалы всемирного времени и часовые пояса	57
4.2.3. К реализации Всемирного Времени	59
4.2.4. Определение секунды до 1960 г: секунда среднего солнечного времени	62
4.3. Время, основанное на динамике Солнечной Системы: эфемеридное время	63
4.3.1. Первые сомнения в равномерности вращения Земли	63
4.3.2. Принятие неравномерности вращения Земли	63
4.3.3. Определение секунды с 1960 по 1967 гг.: эфемеридная секунда	66
4.3.4. Эфемеридное время: шкала сохранённая для астрономов	68
4.4. Измерение атомного времени	68
4.4.1. Атомные стандарты частоты и определение атомной секунды (1967 г.)	68
4.4.2. От Всемирного Времени к Международному Атомному Времени	74
4.5. Всемирное координированное время	79
4.6. Финальные заметки	82

Глава 5.
Время и часы	84
5.1. Введение	84
5.2. Нестабильность частоты и времени	86
5.2.1. Определения	86
5.2.2. Условные обозначения	87
5.2.3. Измерения во временной области	88
5.2.4. Измерения в спектральной области	91
5.2.5. Моделирование частотных и временных флуктуаций	91
5.2.6. Характеристики нестабильности частоты	93
5.2.7. Характеристики нестабильности времени	101
5.2.8. Определение вклада от каждого генератора	102
5.3. Механические осцилляторы	103
5.4. Пьезоэлектрические осцилляторы	103
5.4.1. Резонаторы	104
5.4.2. Осцилляторы	106
5.4.3. Характерные величины	107
5.5. Атомные стандарты времени и частоты. Представление о точности	107
5.6. Сличения времени и частоты	109
5.6.1. Общие наблюдения	109
5.6.2. Соотношение между частотой и приращением собственного времени	ПО
5.6.3. Сличения времени	111
5.6.4. Сличение частоты	125

Глава 6.
Атомные стандарты частоты	132
6.1. Спектроскопические основы атомных стандартов частоты	132
6.1.1. Инвариантность и универсальность атомных свойств	132
6.1.2. Спектральные свойства щелочных атомов	133
6.1.3. Правила отбора	139
6.1.4. Ширина резонанса	141
6.2. Стадии работы атомных часов	142
6.2.1. Наблюдение в очень разреженных средах	142
6.2.2. Подготовка и детектирование атомных состояний	142
6.2.3. Устранение эффекта Доплера	146
6.2.4. Взаимодействие между атомами и электромагнитным полем	149
6.2.5. Соответствующие электронные системы	149
6.3. Реализация приближения изолированного атома в покое	150
6.4. Цезиевые пучковые часы	153
6.4.1. Цезиевые часы с магнитным отклонением пучка	154
6.4.2. Цезиевые пучковые часы с оптической накачкой	187
6.4.3. Цезиевые часы с лазерным охлаждением	195
6.4.4. Рубидиевые часы с лазерным охлаждением	209
6.5. Водородные мазеры	210
6.5.1. Основные принципы работы водородного мазера	211
6.5.2. Условия генерации	213
6.5.3. Активный водородный генератор	217
6.5.4. Пассивный водородный мазер	227
6.5.5. Метрологические свойства водородного мазера	232
6.5.6. Криогенный водородный мазер	235
6.6. Часы на рубидиевой ячейке	237
6.6.1. Описание	237
6.6.2. Принцип действия	239
6.6.3. Электроника	240
6.6.4. Метрологические свойства часов с рубидиевой ячейкой	241
6.6.5. Современные исследования и перспективы	243
6.7. Часы на удержанных ионах	243
6.7.1. Удержание ионов в радиочастотной ловушке	244
6.7.2. Удержание облака ионов	249
6.7.3. Описание стандарта частоты на облаке ионов ртути	251
6.7.4. Метрологические свойства стандартов частоты на облаке холодных ионов ртути	254
6.7.5. Стандарт частоты на ионах иттербия	256
6.7.6. Стандарт частоты на ионе ртути с лазерным охлаждением	256
6.8. Другие атомные стандарты	257
6.8.1. Стандарт частоты на пучке магния	257
6.8.2. Оптические стандарты частоты	258
6.8.3. Оптический стандарт частоты на одиночном ионе в покое	258
6.8.4. Оптические стандарты для измерения времени	260
6.9. Заключение	261

Глава 7.
Измерения атомного времени	262
7.1. Определения	262
7.1.1. Определение секунды	262
7.1.2. Международное атомное время и его связь с геоцентрическим и барицентрическим координатными временами	263
7.2. Установление международного атомного времени	266
7.2.1. Алгоритмы шкалы времени	266
7.2.2. Алгоритм для международного атомного времени	268
7.3. Свойства TAI и UTC	280
7.3.1. Надёжность	280
7.3.2. Точность показаний	280
7.3.3. Стабильность частоты	280
7.3.4. Точность частоты	281
7.4. Мировая организация измерений времени	282
7.4.1. Всемирное координированное время	282
7.4.2. Локальное представление UTC и независимые локальные атомные времена	284
7.4.3. Другие формы атомного времени	286
7.5. Распространение времени и частоты	287
7.5.1. Частота	287
7.5.2. Время	288
7.6. Итоги и перспективы	289

Глава 8.
Астрономические времена	292
8.1. Всемирное время	292
8.1.1. Концептуальные определения	292
8.1.2. Практическое определение UT1	295
8.1.3. Другие виды всемирного времени	297
8.1.4. Техника измерений	298
8.1.5. Неравномерности вращения Земли	302
8.1.6. Применение всемирного времени	305
8.2. Эфемеридное время	307
8.2.1. Определение	307
8.2.2. Установление эфемеридного времени	308
8.2.3. Трудности и текущие решения	309
8.3. Пульсарное время	310

Глава 9.
Применение сверхточного времени и частоты	316
9.1. Фундаментальные исследования	317
9.1.1. Метрология	317
9.1.2. Измерение физических констант	319
9.1.3. Воздействие на атомную физику	320
9.1.4. Строение пространства-времени и гравитация	321
9.2. Определение положения, геодезия и навигация	326
9.2.1. Принципы время частотных методов	326
9.2.2. Глобальная система определения положения	328
9.2.3. Другие системы определения положения	332
9.3. Интерферометрия со сверхдлинной базой (РСДБ)	333
9.4. Программа TOPEX-POSEIDON	334
9.5. Телекоммуникация	338

Глава 10.
Навигационная система GPS - генератор координатно-временного поля	340
10.1. Физические и геометрические принципы действия GPS	341
10.1.1. Геодезические построения	341
10.1.2. Методы измерения расстояний	343
10.1.3. Орбиты спутников	345
10.2. Сигналы GPS	347
10.2.1. Техника формирования кодовых последовательностей	347
10.2.2. Структура и передача в эфир навигационного сигнала	349
10.2.3. Приём и обработка сигналов	351
10.3. Методы учёта факторов, искажающих результаты измерений	354
10.3.1. Влияние ионосферы	354
10.3.2. Влияние тропосферы	356
10.3.3. Другие факторы	357
10.4. Алгоритмы и точность координатно-временных определений	359
10.4.1. Абсолютный и относительные методы измерений	359
10.4.2. Особенности обработки фазовых измерений	362
10.4.3. Точность различных методов GPS-измерений	363
10.5. Организационная структура GPS	366
10.5.1. Космический, управляющий и пользовательский сегментыЗбб
10.5.2. Функциональные дополнения к GPS	371
10.5.3. Международная служба IGS	372
10.6. Области применения GPS	375

Приложение 1.
Акронимы для лабораторий времени	378

Приложение 2.
Сокращения	380

Приложение 3.
Определение основных едениц СИ	382

Приложение 4.
Международные службы	384

Ссылки	386

Предметный указатель	398

Книги на ту же тему

Занимательно об астрономии, Томилин А. Н., 1970
Курс сферической астрономии. — 3-е изд., перераб. и доп., Куликов К. А., 1974
Телескоп астронома-любителя. — 2-е изд., испр., Навашин М. С., 1967
Основы теории ошибок для астрономов и физиков, Агекян Т. А., 1968
Физические процессы в геосферах: их проявление и взаимодействие. (геофизика сильных возмущениЙ) Сборник научных трудов, Зецер Ю. И., ред., 1999

http://knigoprovod.ru

/Наука и Техника

ОГЛАВЛЕНИЕ

Книги на ту же тему