Koordinatenzeit

Koordinatenzeit bezeichnet in der Physik die Zeitkoordinate eines bestimmten Referenzrahmens in der allgemeinen Relativitätstheorie. Sie dient dazu, Ereignisse in der Raumzeit zu kennzeichnen, während die gemessene Eigenzeit (Proper Time) die Zeit ist, die von einem Uhrprozess entlang einer Weltlinie aufgezeichnet wird. Die Koordinatenzeit hängt vom gewählten Koordinatensystem und vom Gravitationsfeld ab; unterschiedliche Koordinatensysteme liefern unterschiedliche Zeitkoordinaten, die durch Koordinatentransformationen miteinander verbunden sind.

Im Bereich der Astronomie und Raumfahrt sind mehrere standardisierte Koordinatenzeiten etabliert. Geozentische Koordinatenzeit (TCG) beschreibt die Zeit in einem geozentrischen Bezugssystem; baryzentrische Koordinatenzeit (TCB) gilt für ein Referenzsystem, das die Bewegung des Gesamtkörpers im Sonnensystem berücksichtigt. Terrestrische Zeit (TT) ist eine weitere Koordinatenzeit, die so definiert ist, dass ihre Rate dem Takt eines hypothetischen Uhrprozesses auf der Geoid entspricht; TT ist über TT = TAI + 32,184 s mit dem Internationalen Atomzeit-Tempo verknüpft und dient als Referenzzeitmaß für die zivile Raumzeit.

Die Beziehung zwischen Koordinatenzeit und Eigenzeit ergibt sich aus der Raumzeit-Metrik. Gravitationspotenziale und Bewegungen beeinflussen, wie eine Uhrzeit-Präzisionsmessung einer Koordinatenzeit entspricht. In der Praxis sind Transformationen nötig, um Ephemeriden, Satellitenbahnen und Beobachtungsdaten konsistent zu verarbeiten.

Im Alltag kommt Koordinatenzeit in Navigation, Satellitenkommunikation und Zeitsynchronisation zum Tragen. UTC wird aus TAI abgeleitet und durch Schaltsekunden an UT1 angepasst, während TAI und TT in wissenschaftlichen Berechnungen und Zeitmodellen verwendet werden.