Koordinatenzeiten

Koordinatenzeiten bezeichnen in der Astronomie und Relativitätstheorie Zeitkoordinaten, die in einem bestimmten Bezugssystem als zeitliche Labels für Ereignisse dienen. Im Gegensatz zur Eigenzeit (Properzeit) eines Clocks entlang einer Weltlinie lassen sich Koordinatenzeiten durch die Raum-Zeit-Metrik definieren und brauchen kein direkt messbares Uhrenresultat zu sein.

Zu den wichtigsten Koordinatenzeiten gehören Geocentric Coordinate Time (TCG) und Barycentric Coordinate Time (TCB). TCG ist die Zeitkoordinate des geozentrischen Bezugssystems (GCRS) und spiegelt die Gravitation der Erde sowie deren Bewegung wider. TCB ist die Zeitkoordinate des baryzentrischen Bezugssystems (BCRS) und berücksichtigt die Gravitation und Bewegungen im Sonnensystem. In der Praxis kommen auch Terrestrial Time (TT) und Barycentric Dynamical Time (TDB) zum Einsatz, die so definiert sind, dass sie nahe am nahezu auf TT ausgerichteten Verlauf bleiben bzw. eine gute Übereinstimmung mit TT liefern.

Die Koordinatenzeiten unterscheiden sich von der Eigenzeit der Uhren durch relativistische Zeitdilatation: Bewegungen (v) und Gravitationspotentiale (U) bewirken, dass Uhren verschiedener Lage und Geschwindigkeit unterschiedliche Zeiten messen, während Koordinatenzeiten als theoretische Größen in den jeweiligen Referenzsystemen weiterlaufen. In der Post-Newtonianen Annäherung lässt sich der Zusammenhang grob durch dτ ≈ [1 − (v^2/2 + U/c^2)] dt beschreiben.

IAU-Definitionen regeln, wie TT, TCG, TCB und TDB zueinander in Beziehung stehen. TT pacept die SI-Sekunde am Geoid, während TCG und TCB als unskalierte Koordinatenzeiten der geodätischen bzw. baryzentrischen Systeme dienen. Transformationen zwischen ihnen erfordern Gravitationseffekte, Zeitverschiebungen und Ephemeridenmodelle. Koordinatenzeiten sind damit zentrale Konzepte für präzise Zeit- und Ortbestimmungen in der modernen Himmelsmechanik.

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