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Atomzeit

Atomzeit

Die Atomzeit (TA für franz. Temps Atomique) ist eine Zeitskala, die auf der SI-Sekunde basiert. Die Realisierung der Atomzeit erfolgt weltweit bei zahlreichen Zeitinstituten in der Regel durch Cs-Atomuhren. In Deutschland wird die Atomzeit durch die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) ermittelt. Die Atomzeit der PTB wird mit TA(PTB) bezeichnet. Die Atomzeiten verschiedener Zeitinstitute tragen gemeinsam zur Internationalen Atomzeit (TAI) bei. Die Koordination der TAI ist Aufgabe des internationalen Büros für Gewichte und Maße. Da die Erdrotation recht ungleichmäßig ist und die Erdumlaufzeit um die Sonne nicht mit der gewünschten Genauigkeit gemessen werden kann, basiert die grundlegende Zeiteinheit, die SI-Sekunde, heute auf einer atomaren Naturkonstante. Andererseits sind im Alltag Zeitskalen von Interesse, die synchron zur mittleren Sonnenzeit laufen, d.h. die auf der Erdrotation basieren. Aus der Unbestimmtheit der Erdrotation folgt, dass Sonnenzeit und Atomzeit nicht synchron laufen. Daher tritt die Atomzeit im Alltag nicht in Erscheinung (genausowenig wie die TAI). Von praktischer Relevanz ist vielmehr die koordinierte Weltzeit (UTC), die ebenso wie die Atomzeit auf der SI-Sekunde basiert, und bei Bedarf (auf Grundlage von Beobachtungen der Erdrotation) durch Schaltsekunden mit der universellen Sonnenzeit (UT1) synchronisiert wird. Beim GPS wurden die Schaltsekunden nicht berücksichtigt. Seit Einführung von GPS im Jahr 1980 hat sich die Differenz zwischen der GPS-Zeit und der koordinierten Weltzeit (UTC) bis Ende 2003 auf 13 Sekunden aufsummiert (siehe [http://www.wissenschaft.de/sixcms/detail.php?id=214907 wissenschaft.de]).

Weblinks

- [http://www.ptb.de/de/org/4/44/441/info3a.htm Atomzeitskalen] Informationen der PTB
- [http://www.uhrzeit.org/atomuhr.html Atomzeit] Anzeige der Atomzeit in Deutschland ---- Kategorie:Zeitbegriff

Französische Sprache

Die französische Sprache (Französisch) gehört zur romanischen Gruppe der indogermanischen Sprachen. Sie wird gegenwärtig von ca. 77 Millionen Menschen als Muttersprache gesprochen. Zählt man Zweitsprachler hinzu, kommt man auf ca. 130 Millionen Sprecher (Stand für beide Zahlen 1999). Der Language Code ist fr bzw. fra oder fre (nach ISO 639); für Altfranzösisch (842 bis ca. 1400) ist der Code fro und für Mittelfranzösisch (ca. 1400 bis 1600) ist der code frm.

Geschichte der französischen Sprache

Die französische Sprache entwickelte sich nach dem Zerfall des Römischen Reiches aus dem Vulgärlatein der gallo-römischen Bevölkerung in der Nordhälfte des heutigen Frankreichs. Allerdings färbte die keltische Bevölkerung die neu entstehende Volkssprache vorwiegend im Klangbild. Einen stärkeren Einfluss übten die Germanen, insbesondere die Franken, aus. Sie eroberten das Gebiet in der Spätantike und prägten den französischen Wortschatz entscheidend mit. Dabei bildeten sich verschiedene Dialekte heraus, die als Langues d'oïl zusammengefasst werden. Die ersten Dokumente, die der französischen Sprache zugeordnet werden, sind die Straßburger Eide, die 842 sowohl auf Altfranzösisch als auch auf Althochdeutsch verfasst wurden. Unter den Kapetingern kristallisiert sich Paris allmählich als politisches Zentrum Frankreichs heraus, wodurch der dortige Dialekt, das Franzische, zur Hochsprache reift. Aufgrund der zunehmend zentralistischen Politik werden die anderen Dialekte stark zurückgedrängt. Nachdem 1066 Wilhelm der Eroberer den englischen Thron besteigt, wird das normannische Französisch für zwei Jahrhunderte die Sprache des englischen Adels. In dieser Zeit wurde die englische Sprache sehr stark vom Französischen beeinflusst. Mit den Albigenserkreuzzügen erreicht Frankreich seine heutige Ausdehnung. Dabei werden die Langues d'oc (siehe unten) zugedrängt und unterdrückt. Durch den Edikt von Villers-Cotterêts wird 1539 die Französische Sprache als Landessprache Frankreichs festgelegt. Im Jahre 1634 gründete Kardinal Richelieu die Académie Française, die sich mit der "Vereinheitlichung und Pflege der französischen Sprache" beschäftigt. Ab dem 17. Jahrhundert wird Französisch die lingua franca des europäischen Adels, zunächst in Mitteleuropa, im 18. und 19. Jahrhundert auch in Osteuropa (Polen, Russland, Rumänien). In dieser Zeit entwickelte sich Frankreich zu einer Kolonialmacht und legte damit den Grundstein für die heutige Verbreitung der französischen Sprache außerhalb Europas und der französischen Kreolsprachen. Das 1830 unabhängig gewordene Belgien erobert ebenfalls Kolonien, wo die französische Sprache eingeführt wird. Im 18. Jahrhundert übernimmt das Französische als Sprache des Adels die Domäne der internationalen Beziehungen und der Diplomatie (zuvor: Latein). Als Großbritannien im 19. Jahrhundert zur herrschenden Kolonialmacht, und die USA im 20. Jahrhundert zur Weltmacht wurden, ändert sich die Sprachsituation zu Gunsten der englischen Sprache. Mit der Dezentralisierung in den 1980er Jahren wird den Regionalsprachen sowie den Dialekten in Frankreich mehr Freiraum eingeräumt, wodurch sie eine Renaissance erfahren. 1994 wird in Frankreich das Loi Toubon erlassen, ein Gesetz, das den Schutz der französischen Sprache sichern soll.

Aussprache

Siehe: Aussprache der französischen Sprache

Verbreitung

Amtssprache

Französisch ist allein oder zusammen mit anderen Sprachen Amtssprache in folgenden Staaten (in Klammern die Anzahl der Muttersprachler) Außerdem ist Französisch eine der Amtssprachen der Europäischen, der Afrikanischen Union, der Organisation Amerikanischer Staaten sowie der Vereinten Nationen.

Sonstige Verwendung

Französisch ist darüber hinaus Verkehrssprache in folgenden Ländern und Regionen:
- Algerien
- Andorra
- Dominica
- Kanalinseln (unter britischer Krone)
- Libanon
- Louisiana (USA)
- Marokko
- Mauretanien
- Tunesien Zudem bildet Französisch die Grundlage verschiedener Terminologien, z.B. in der gastronomischen Fachsprache und im Ballett.

Sprachvarianten der französischen Sprache

Französisch ist eine indoeuropäische Sprache und gehört zu den galloromanischen Sprachen, die in zwei Gruppen geteilt werden: langues d'oïl im nördlichen Frankreich und Belgien und langues d'oc im Süden Frankreichs. Hierbei ist der Status, was dabei Dialekt und was eigenständige Sprachen ist, umstritten. Meistens spricht man von zwei Sprachen und deren jeweiligen Patois, den französischen Dialekten. Das Französische wird den langues d'oïl zugeordnet und geht auf eine Mundart aus dem Raum Ile de France zurück. Sie grenzen sich von den langues d'oc ab, die südlich des Flusses Loire verbreitet sind und eine eigene Sprache darstellen. Die Unterscheidung bezieht sich auf die Verwendung des Wortes Ja - Oc im Süden und Oïl im Norden. Zudem ist bei den Langues d'oc, die zusammenfassend auch als Okzitanisch bezeichnet werden, der romanische Charakter stärker ausgeprägt. Daneben gibt es das Franko-Provenzalische, was mitunter keiner der beiden anderen gallo-romanischen Sprachen zugeordnet wird. Da es allerdings keine Hochsprache entwickelt hat, wird es von manchen als Dialekt der langues d'oc angesehen. Gallo-romanische Sprachen:
- langues d'oïl (Französisch)
- Gallo, Wallonisch, Picardisch
- Franko-Provenzalisch
- langues d'oc (Okzitanisch)
- Provenzalisch, Languedokisch, Gaskognisch Aufgrund der internationalen Verbreitung gibt es auch landestypische Eigenheiten der französischen Sprache:
- Belgisches Französisch
- Schweizer Französisch
- Französisch in den USA
- Cajun
- Französisch in Louisiana
- Französisch in Neuengland
- Französisch in Kanada
- Kanadisches oder Quebecer Französisch
- Akadisches Französisch
- Neufundländisches Französisch
- Michif
- Jèrriais
- Französisch geprägte Kreolsprachen

Grammatik

Verb

Alle wichtigen Dinge zur Konjugation finden sich unter französische Konjugation

Objekt

Objektpronomen

Welches Objektpronomen ersetzt welches Objekt?

Dieses "de" kann auch ein Teilungsartikel sein.

Welches Objektpronomen steht in welcher Reihenfolge im Satz?

wobei
- [se] für ein eventuelles Reflexivpronomen steht,

Wo stehen die Objektpronomen im Satz?

- Objektpronomen stehen immer vor dem konjugierten Verb.
- Ausnahme bei Infinitivkonstruktionen: Objektpronomen stehen dann vor dem handlungstragenden Infinitiv

Beispiele

Tempus

Modus Indicatif : Modus Subjonctif : Dieses Modus existiert nicht im Deutschen. Er ist mit Konstruktionen mit "que" zu verwenden. Modus Conditionnel : Dieses Modus drückt die Bedingung aus. Außerdem hat die französische Sprache das Modus Impératif, das in Présent und Passé geteilt ist. Diese Teilung gilt auch für die Moden Participe und Infinitif.

Konnektoren

cause (Ursache)

conjonctions: parce que puisque, pour la simple et bonne raison que, comme, étant donné que, du fait que, attendu que, considérant que, vu que, soit parce que, sous prétexte que, ce n'est pas parce que, car, en effet, tellement, tant, d'autant plus que, d'autant moins que, d'autant mieux que, surtout que, à présent que, maintenant que, dès l'instant où, dès lors que, du moment que prépositions: à cause de, grâce à, avec, étant donné, du fait, à la lumière de, attendu que, eu égard à, vu, à la suite de, par suite de, sous, à, pour, par, de, à force de, faute de, par manque de, à defaut de, sous prétexte que, sous couleur de, sous couvert de

conséquence (Folge)

conjonctions: si bien que, de telle manière que, de telle façon que, de telle sorte que, en sorte que, tel +Nomen +que, verbe +tellement, verbe +tant, si +Adj. +que, au point que, tant et si bien que, tant et tant que, à telle enseigne que, pour que, il s'en faut de ... que, sans que, donc, partant, par conséquant, en conséquence, c'est pourquoi, voilà pourquoi, de ce fait, c'est pour cela que, alors, depuis lors, dès lors, de cette manière, ainsi, aussi, du coup, d'où, de là

but (Ziel)

conjonctions: pour, afin de, pour que, afin que, si...c'est pour que, de manière à, de façon à, de manière que, de façon que, de sorte que, de manière à ce que, de façon à ce que, de telle manière que, de telle façon que, de telle sorte que, pour ne pas, afin de ne pas, de peur de, de crainte de, il faut que, il suffit de prépositions: dans le but de, en vue de, à dessein de, histoire de, question de, affaire de, dans/avec l'intention de, dans la perspective de, dans le souci de, avec l'idée de, dans/avec l'espoir de, avec l'arrière-pensée de, dans le seul but de, à seule fin de, en vue de, en perspective de, dans un souci de

condition (Bedingung)

conjonctions: à condition que, à la seule condition que, à une seule contition, c'est que..., sous la condition que, pourvu que, pour peu que, si tant est que, pour autant que, dans la mesure où prépositions: à, à condition de, faute de, à defaut de, à moins de, quitte à, au risque de, avec, en das de, sans, en l'absence de, sauf, sous réserve de

hypothèse (Annahme)

conjonctions: à supposer que, en supposant que, supposé, une supposition, en admettant que, au cas où, dans le cas où, pour le cas où, dans l'hypothèse où, des fois que, suivant que, selon que, soit que, ...,autrement, ...,sans cela/quoi, ...,faute de quoi, à moins que

opposition (Gegensatz)

adverbes: au contraire, à l'opposé, inversement, en revanche, par contre, à la place prépositions: contrairement à, au contraire de, contre, à l'encontre de, à/au rebours de, à l'opposé de, à l'inverse de, au détriment de, face à, en face de, à côté de, auprès de, au lieu de, à la place de, loin de conjonctions: et, alors que, tandis que, alors même que, pendant que, tandis que, cependant que, là où, autant...autant..., au lieu que

concession (Einschränkung)

adverbes: pourtant, cependant, nonobstant, néanmoins, toutefois, seulement, malheureusement, quand même, tout de même, malgré tout coordonnants: mais, or, et prépositions: malgré, sans, en dépit de, au mépris de, nonobstant, avec, pour, sans, au risque de, quitte à conjonctions: bien que, quoique, sans que, encore que, même si, quand bien même, tout/pour/si/aussi/quelque +Adj. +que +Subj., quoi que ce soit, quoi qu'il arrive/advienne, où que, quel que soit

comparaison (Vergleich)

conjonctions: comme, comme pour, comme quand, comme lorsque, aussi +Adj./Adv. +que..., autant +de +Nominalgruppe +que..., rien ne...tant que, ainsi que, au même titre que, de même que, tel que, tel...,tel..., autant...,autant..., plus...que, rien de plus +Adj...que de +Inf., davantage, meilleur que, mieux que, pire que, pis que, plutôt que, à mesure que, au fur et à mesure que, tant que, plus...,plus..., moins...,moins..., d'autant plus/moins/mieux...que... prépositions: comme, de, en

Französische Wendungen im deutschen Sprachgebrauch

- à - je, zu (je), für (je); vor Preisangaben von Waren.
- à bas [a'ba] - "nieder mit".
- a condition - bedingungsweise (Lieferung).
- à deux mains - mit beiden Händen
- à discretion - nach Belieben.
- à fonds perdu - auf Verlustkonto, nichtrückzahlbar.
- à jour - "bis zu dem Tage", auf dem laufenden.
- à la ... - nach Art von ...
- à la bonne heure - ["zur guten Stunde"], sehr gut!, bravo!, ausgezeichnet!
- à la carte [-'kart] - nach der (Speise-)Karte, nach Wahl
- à la mode - nach der Mode, modisch
- à la suite[-'syit] - im Gefolge
- à propos - nebenher bemerkt
- à quatre - zu vieren
- à tout prix - um jeden Preis
- comme il faut - wie es sich gehört
- déjà-vu
- jour-fix
- peut-à-peut
- vis-à-vis

Sprachregulierung

Die Französische Sprache wird reguliert durch:
- Académie française
- Loi Toubon - Gesetz zum Schutz der französischen Sprache

Siehe auch

- Frankophonie
- Sprachen in Frankreich
- Französische Rechtschreibreform
- Französischunterricht
- Argot
- Verlan
- Gérondif
- Gallizismus

Weblinks

- [http://www.academie-francaise.fr/ L'académie française]
- [http://sf.gidoo.de/de/service/rectifications-orthographiques.html Informationen zu den orthografischen Korrekturen (rectifications orthographiques)]
- [http://www.russki-mat.net/frz/Argot.htm Wörterbuch der französischen Umgangssprache]
- [http://www.sprachurlaub.de/service/franzoesisch-lernen.htm Vollständige franzöische Grammatik - sehr anschaulich]
- [http://www.verben.info/ Französische Verben online üben]
- Kategorie:Indogermanisch Kategorie:Romanische Sprache Kategorie:Einzelsprache Kategorie:Schweizer Sprache als:Französische Sprache ja:フランス語 ko:프랑스어 simple:French language th:ภาษาฝรั่งเศส zh-min-nan:Hoat-gí

SI-Sekunde

Die Sekunde (verkürzt von lat. pars minuta secunda „dem veminderten Part (nochmals) vermindert folgend“ = sequi) ist die SI-Basiseinheit der Zeit. Im SI-Einheitensystem ist die Sekunde durch ein atomares Zeitnormal definiert, da dies eine erheblich größere Genauigkeit und langfristige Konstanz gewährleistet als astronomische Zeitnormale wie Sonnensekunde oder Ephemeridensekunde.

Aktuelle Definition

Eine Sekunde ist definitionsgemäß das 9.192.631.770-fache der Periode einer Mikrowelle, die mit einem ausgewählten Niveauübergang im Cäsiumatom in Resonanz ist. Anders gesagt: das 9.192.631.770-fache der Periodendauer der dem Übergang zwischen den beiden Hyperfeinstrukturniveaus des Grundzustandes von Atomen des Nuklids ¹³³Cs entsprechenden Strahlung.

Alte Definitionen

Diese Festlegung wurde eingeführt, damit ein durchschnittlicher Sonnentag, der einer Drehung der Erde um ihre Achse, so dass die Sonne wieder an der gleichen Stelle zu sehen ist (das war die historische Definition der Sekunde), entspricht, 24 · 60 · 60 Sekunden gleich ist. Da dies wegen der Verlangsamung der Erdrotation (Gezeiten-Reibung) und einiger unregelmäßigen Änderungen durch Magmaströme zwischen Erdmantel und Erdkern nicht mehr ganz stimmt, wurden Schaltsekunden eingeführt.

Größenbeispiele

Millisekunde

Eine Millisekunde beschreibt den tausendsten Teil einer Sekunde. Abgekürzt wird die Millisekunde mit ms. 1 ms = 1/1.000 s = 1 · 10^–3 s In 1 ms legt das Licht eine Strecke von 299,792 km zurück. Schwingungen mit 1 ms Periodendauer haben eine Frequenz von 1 kHz.

Mikrosekunde

Eine Mikrosekunde beschreibt den millionsten Teil einer Sekunde. Abgekürzt wird die Mikrosekunde mit µs. 1 µs = 1/1.000.000 s = 1 · 10^–6 s In 1 µs legt das Licht eine Strecke von 299,79 m zurück. Schwingungen mit 1 µs Periodendauer haben eine Frequenz von 1 MHz.

Nanosekunde

Eine Nanosekunde beschreibt den milliardsten Teil einer Sekunde. Abgekürzt wird die nanosekunde mit ns. 1 ns = 1/1.000.000.000 s = 1 · 10^–9 s In 1 ns legt das Licht eine Strecke von 0,3 m zurück. Schwingungen mit 1 ns Periodendauer haben eine Frequenz von 1 GHz.

Picosekunde

Eine Picosekunde (auch Pikosekunde) beschreibt den billionsten Teil einer Sekunde. Abgekürzt wird die Picosekunde mit ps. 1 ps = 1/1.000.000.000.000 s = 1 · 10^–12 s In 1 ps legt das Licht eine Strecke von 0,3 mm zurück. Schwingungen mit 1 ps Periodendauer haben eine Frequenz von 1 THz.

Femtosekunde

Eine Femtosekunde beschreibt den billiardstel Teil einer Sekunde. Abgekürzt wird die Femtosekunde mit fs. 1 fs = 1/1.000.000.000.000.000 s = 1 · 10^–15 s In 1 fs legt das Licht eine Strecke von 0,3 μm zurück. Schwingungen mit 1 fs Periodendauer haben eine Frequenz von 1 PHz (Petahertz). Die Periodendauer von sichtbarem Licht beträgt etwa 1,30 bis 2,57 fs.

Siehe auch:

- Internationales Einheitensystem (SI)
- Liste der Vorsilben für Maßeinheiten
- Atomuhr
- Jiffy

Wikipedia-Links zum Themenkomplex Kalender und Zeit

Weblinks

- [http://www.ptb.de/de/org/4/44/441/info1.htm#Sekunde Die Sekundendefinition von 1967 bei der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt]
- [http://www.ptb.de/de/wegweiser/infoszurzeit/_index.html Zeit - Physikalisch-Technische Bundesanstalt]
- [http://archiv.christoph-hoffmann.de/ESS/Semi/DieZeit.pdf Die Zeit - eine Seminararbeit] Kategorie:SI-Einheit Kategorie:Zeitbegriff ja:秒 simple:Second

Physikalisch-Technische Bundesanstalt

Die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), Braunschweig und Berlin, ist ein natur- und ingenieurwissenschaftliches Staatsinstitut und technische Oberbehörde der Bundesrepublik Deutschland für das Messwesen und für die physikalische Sicherheitstechnik. Die PTB beschäftigt 1.400 Mitarbeiter. Sie besteht aus acht technisch-wissenschaftlichen Abteilungen (davon zwei in Berlin), gegliedert in rund 55 Fachbereiche. Ihr steht ein Jahresetat von ca. 130 Mio Euro zur Verfügung. Im Zeitgesetz von 1978 wird die Physikalisch-Technische Bundesanstalt mit der Verbreitung der Gesetzlichen Zeit in Deutschland beauftragt. Um hierfür eine Zeitbasis zu haben, betreibt sie mehrere Atomuhren (derzeit drei Cäsium-Uhren und seit 1999 eine Cäsium-Fontäne). Die Synchronisation von Uhren über Funk erfolgt über den ebenfalls von der PTB betriebenen Langwellensender DCF77. Mit dem Internet verbundene Rechner können die Zeit unter anderem über die zwei öffentlichen NTP-Server ([http://www.ptb.de/de/org/q/q4/q42/ntp/ntp_main.htm ptbtime1.ptb.de, ptbtime2.ptb.de]) der PTB beziehen.

Geschichte

Die PTB wurde 1887 als Physikalisch-Technische Reichsanstalt (PTR) auf Initiative und nach Ideen von Karl-Heinrich Schellbach, Werner Siemens und Hermann von Helmholtz gegründet. Von 1977 bis 1989 hatte die PTB die Aufgabe der „Sicherstellung und Endlagerung radioaktiver Abfälle“.

Zeitschrift

- Das zweimal jährlich erscheinende Magazin der PTB maßstäbe kann kostenlos abonniert werden. Es enthält allgemeinverständliche Beiträge rund um die Größen der Physik. :Die Adressen zum Bestellen lauten: :
- per Post: :: Physikalisch-Technische Bundesanstalt :: Presse- und Öffentlichkeitsarbeit :: Postfach 3345 :: 38023 Braunschweig :
- [http://www.ptb.de/de/publikationen/massstaebe/massform.html per Internet]

Siehe auch

- Bundesamt für Metrologie und Akkreditierung (Schweiz)
- Bundesamt für Eich- und Vermessungswesen (Österreich)
- Atomzeit

Weblinks

- [http://www.ptb.de ptb.de] - Offizielle Website der Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB)
- [http://www.ptb.de/de/publikationen/massstaebe/massdown.html ptb.de/...] - Vergriffene Ausgaben des PTB-Magazins 'maßstäbe' Kategorie:Behörde (Deutschland) Kategorie:Braunschweig Kategorie:Messtechnik

Internationale Atomzeit

Die Internationale Atomzeit (TAI für französisch Temps Atomique International) ist eine Atomzeitskala, die zur Koordination nationaler Atomzeiten (TA) ermittelt wird. Zur TAI tragen zahlreiche beteiligte Zeitinstitute bei. Die nationale Atomzeit TA(PTB) für Deutschland wird durch eine der Atomuhren der Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) ermittelt. Weltweit tragen zur TAI über 50 verschiedene Zeitinstitute mit derzeit etwa 250 Atomuhren bei. Die Koordination der TAI ist Aufgabe des Internationalen Büros für Gewichte und Maße. Bei der TAI handelt es sich um eine Atomzeit, das heißt sie basiert auf einem atomaren Zeitnormal, nämlich der SI-Sekunde. Dieses Zeitnormal ist wesentlich genauer definiert als die auf dem mittleren Sonnentag basierende Sonnensekunde, welche sowohl Schwankungen als auch einer allmählichen Veränderung durch Abbremsung der Erdrotation unterworfen ist. Daher kommt es zu Verschiebungen zwischen der TAI und der Sonnenzeit. Da im Alltag eher Zeitskalen von Interesse sind, die zur Sonnenzeit synchron sind, tritt die TAI im Alltag selten in Erscheinung. Von praktischer Bedeutung ist zum Beispiel die koordinierte Weltzeit (UTC). Zum Zusammenhang zwischen Atomzeit und UTC siehe auch den Artikel Atomzeit. Die Internationale Atomzeit wurde 1968 festgelegt. Der Referenzzeitpunkt ist der 1. Januar 1970.

Weblinks

- [http://www.maa.mhn.de/Scholar/dt_times.html Astronomische Zeitmessung] Informationen zu Zeitskalen und Kalendern
- [http://cr.yp.to/libtai/tai64.html Englischsprachige Kurzinfo zur TAI] Kategorie:Zeitbegriff

Erdrotation

Die Erdrotation ist die Drehbewegung der Erde um ihre eigene Achse. Die Rotationsachse nennt man Erdachse.

Umdrehungsdauer

Die Dauer einer Umdrehung ist nicht konstant, auch die Lage der Erdachse ändert sich täglich geringfügig. Gründe dafür sind u.A. der unterschiedliche Wassergehalt der Atmosphäre und der Gewässer, Drehimpulsaufnahme von Stürmen und Meeresströmungen (auch durch Menschen verursacht bei großen Stauseen), Erdbeben und insbesondere die Gezeitenreibung, welche zu einer durchschnittlichen Zunahme der Tageslänge um 16 μs pro Jahr führen. Man kann die Veränderungen erst in letzter Zeit mit Hilfe von Ringlasern kontinuierlich verfolgen. Die durchschnittliche Dauer einer Umdrehung nennt man Sternentag = 23 h 56 min 4,10 s. Gelegentlich wird der Sternentag nicht in Bezug auf den kosmischen Hintergrund sondern auf den Frühlingspunkt berechnet und dauert dann, infolge der Präzession, 23 h 56 min 4,09 s. Im Sommer dreht sich die Erde langsamer als im Winter. Dies entsteht dadurch, dass im Sommer viel mehr Blätter auf den Bäumen hängen als im Winter und die Blätter die Geschwindigkeit der Erdumdrehung verringern. Natürlich ist, wenn auf der Nordhalbkugel Winter ist, auf der Südhalbkugel Sommer und dort hängen mehr Blätter auf den Bäumen. Da aber ein Großteil der Landmassen auf der Nordhalbkugel sind, stehen dort viel mehr Bäume und dadurch ist der Geschwindigkeitsunterschied bemerkbar. Der mittlere Sonnentag ist mit 24 Stunden etwas länger und ist die Basis unserer historischen Zeitmessung: 12 Tagstunden und 12 Nachtstunden. Der Unterschied aus der Länge des Sternentags und der Länge des Sonnentags resultiert aus der jährlichen Bewegung der Erde um die Sonne. Nach einer vollständigen Rotation der Erde ist sie auf ihrer Bahn fast ein Bogengrad weitergelaufen. Um diesen gleichen Winkel muss die Erde sich noch weiterdrehen, bis die Sonne wieder in der gleichen Himmelsrichtung am Himmel zu sehen ist, wie am Tag zuvor. Dies benötigt im Mittel etwa 4 Minuten. Da die elliptische Erdbahn aber im Laufe des Jahres nicht mit gleicher Geschwindigkeit durchlaufen wird, hat der Sonnentag aber leicht unterschiedliche Längen. Daher laufen unsere Uhren nach einer mittleren Sonne, anders als die Sonnenuhren, die naturgemäß die tatsächliche Sonne zur Basis nehmen. Der Zeitunterschied zwischen mittlerer Sonnenzeit und tatsächlicher Sonnenzeit wird als Zeitgleichung bezeichnet.

Entstehung der Rotation

Die Erddrehung kam – wie alle Planetendrehungen – einst zustande, als die heute feste Materie der Erde noch gasförmig war. Jedes Gasteilchen hatte einen eigenen Drehimpuls. Diese Impulse zusammengenommen führten bei zunehmender Abkühlung und Verdichtung des Gases schließlich zu einer einheitlichen Drehung des Gesamtkörpers. Je mehr sich der Gaskörper durch weitere Abkühlung verdichtete, desto schneller begann er sich auch zu drehen (Erhaltung des Drehimpulses). Die Drehrichtung der Erde ist identisch mit der Umlaufsrichtung auf ihrer Bahn um die Sonne, wie bei fast allen anderen Planeten auch. Lediglich die Venus dreht sich entgegengesetzt, und die Drehachse von Uranus liegt nahezu in seiner Bahnebene.

Siehe auch:

- Kreisel
- Präzession
- Schaltsekunde und Zeit

Weblinks

- [http://www.iers.org/ Internationaler Erdrotationsdienst] (englisch)
- [http://www.webgeo.de/beispiele/rahmen.php?string=1;k_021;2;;;; Bewegliches Modul der Erdbahn und Erdrotation] Kategorie:Erde

Mittlere Sonnenzeit

Der Begriff Ortszeit wird in folgenden drei Bedeutungen verwendet:
- Die Ortszeit ist die Zeit, die in der jeweiligen Zeitzone gültig ist.
- Die wahre Ortszeit, auch als wahre Sonnenzeit bezeichnet, und
- die mittlere Ortszeit, auch als mittlere Sonnenzeit bezeichnet, sind Zeitskalen, die auf der Dauer des Sonnentags beruhen, also mit der Erdrotation verknüpft sind. Die Sonnenzeit orientiert sich am Sonnenstand und hängt daher vom Längengrad ab. Eine Längengraddifferenz von einem Grad, in Deutschland ungefähr 83 km in Ost-West-Richtung, entspricht einem Zeitunterschied von vier Minuten (mittlerer) Sonnenzeit.

Die wahre Ortszeit (WOZ)

Längengrad Wenn die Sonne ihren höchsten Punkt erreicht und damit im Meridian steht, beträgt die wahre Ortszeit 12 Uhr. Aufgrund der elliptischen Bahn der Erde um die Sonne sowie der Neigung der Erdachse gegen die Bahnebene geht die wahre Ortszeit gemessen an einer Uhr mit konstanter Ganggeschwindigkeit je nach Jahreszeit bis zu 16 Minuten vor oder nach. Das ist auch die Zeit, die gewöhnliche Sonnenuhren anzeigen, auf deren Projektionsebene diese Zeitdifferenz nicht durch Linien entsprechend dem Analemma kompensiert wird. Das Bild rechts zeigt eine Sonnenuhr an einem Kirchturm. Noch im Mittelalter gab es keine allgemein verbindliche Zeit, jeder Ort legte selbst die Zeit nach dem Sonnenstand fest.

Die mittlere Ortszeit (MOZ)

Durch Ausgleichen der jahreszeitlichen Schwankungen der wahren Ortszeit erhält man die mittlere Ortszeit. Die mittlere Ortszeit wäre mit der Sonnenzeit identisch, wenn die Erdbahn um die Sonne exakt kreisförmig wäre und die Erdachse senkrecht zur Bahnebene stünde. Die mittlere Ortszeit ist für astronomische Beobachtungen und für die astronomische Navigation von Bedeutung. Die Greenwich-Zeit (GMT) ist die mittlere Ortszeit des Greenwich-Meridians. Die Differenz zwischen WOZ und MOZ heißt Zeitgleichung. Siehe auch: Mitteleuropäische Zeit

Weblinks

- http://www.weltzeit.de/zeitzonenkarte.php Zonenzeiten weltweit, schnell öffnend
- http://www.timeanddate.com/worldclock/full.html Sommerzeit, Winterzeit und Zeitzonen
- http://www.jgiesen.de/GeoAstro/index.htm GeoAstro-Applet-Sammlung - wenn schon verspielt, dann mit Stil. Kategorie:Zeitbegriff

Koordinierte Weltzeit

Die Koordinierte Weltzeit (UTC, engl.: Universal Time Coordinated) ist die Referenzzeit, von der die Zeiten in den verschiedenen Zeitzonen der Erde abgeleitet werden. UTC steht für Universal Time Coordonné. Der Name entstand als schwieriger Kompromiss zwischen englischer und französischer Sprache. Andere Vorschläge waren CUT und TUC. Auf Französisch wird sie als Temps Universel Coordonné bezeichnet. Mitunter wird auch synonym UT benutzt. Die UTC ist die eigentliche Nachfolgerin der mittleren Greenwichzeit (GMT). Der UTC wird eine allgemeine Zeitzone zugeordnet, ausgehend vom 0- (Null-) Meridian, der durch Greenwich verläuft. Diese allgemeine Zeitzone wird insbesondere in der Luftfahrt und im militärischen Bereich mit dem Buchstaben Z bezeichnet. Z steht hierbei für Zero (=Null). Daher spricht man auch von Z-Zeit oder Zulu-Zeit (gemäß dem im ICAO Alphabet dem Buchstaben Z zugeordneten Wort Zulu). Die deutsche Standardzeit ist die Mitteleuropäische Zeit (MEZ, oder auch CET für "Central European Time"), die gleich der UTC plus einer Stunde ist. Während der Sommerzeit gilt die Mitteleuropäische Sommerzeit (MESZ/CEST), die der UTC plus zwei Stunden entspricht. Eine Zeitangabe in der Form 14:52 UTC+1:00 bedeutet also 14:52 Uhr mitteleuropäischer Zeit (MEZ). Die Zeitmessung erfolgt auf Basis der SI-Sekunde. Die SI-Sekunde ist seit 1956 nicht mehr fest an die Erdrotation gekoppelt, also insbesondere nicht mehr als der 86.400. Teil des mittleren Sonnentags definiert. Heute ist die SI-Sekunde durch ein atomares Zeitnormal definiert. Eine Zeitangabe auf Basis der SI-Sekunde wird daher als Atomzeit bezeichnet. Da die Geschwindigkeit der Erdrotation nicht konstant ist, kommt es zu Abweichungen zwischen der Atomzeit und der Sonnenzeit. Aus diesem Grunde wurde die UTC eingeführt. Sie wird von der Internationalen Atomzeit abgeleitet und bei Bedarf durch Einfügung von Schaltsekunden mit der universellen Sonnenzeit (UT1) synchronisiert, das heißt die Abweichung zwischen UTC und UT1 wird immer kleiner 0,9 Sekunden gehalten. Die Darstellung der UTC erfolgt weltweit durch verschiedene Zeitinstitute, in Deutschland zum Beispiel durch die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), UTC (PTB). Die Koordination der UTC ist Aufgabe des Internationalen Büros für Gewichte und Maße (BIPM). Diese sorgt dafür, dass die UTC weltweit überall gleich ist. Die Darstellung der UTC-Zeiten ist nicht geregelt. Häufig werden sie durch vier Ziffern dargestellt: Für die Stunden 00, 01, ..., 23, für die Minuten 00, 01, ..., 59. Die Ziffern werden nicht getrennt, sodass man z.B. 8 Uhr 35 als 0835 schreibt. Sekunden können in Sonderfällen den Zahlenwert 60 haben, sowie eine 59 auch fehlen kann. Um die unterschiedliche Erdumlaufdauer ausgleichen zu können, wurde diese Maßnahme ergriffen. Siehe auch ISO 8601. Eine weitere Möglichkeit ist die Darstellung als Bruchteil eines Tages wie beim julianischen Datum.

Weblinks

- [http://www.ptb.de/de/org/4/44/441/utc.htm Koordinierte Weltzeitskala UTC] Informationen der PTB
- [http://www.bipm.org/enus/5_Scientific/c_time/time_1.html BIPM: TAI und UTC] Informationen des BIPM – Englisch/Französisch
- http://www.uhrzeit.org/technik.html
- [http://www.uhrzeit.org/weltzeit.php3 Weltzeit UTC] Dynamische Anzeige der Weltzeit
- [http://tycho.usno.navy.mil/systime.html Genaue Erläuterungen der Zeit] (Englisch)
- http://www.weltzeituhr.com/infos/utc.shtml Kategorie:Zeitbegriff als:UTC ja:協定世界時 ko:협정 세계시 simple:Coordinated Universal Time th:เวลาพิกัดสากล zh-min-nan:UTC

Schaltsekunde

Die Schaltsekunde ist eine zusätzlich eingefügte Sekunde in der offiziellen Zeit, um sie in der Nähe der Mittleren Sonnenzeit zu halten. Die Sekunde ist seit 1967 nicht mehr als Bruchteil eines Tages, sondern über eine Resonanz des Cäsiumatoms definiert. Die zugehörige Zeitskala trägt den Namen Koordinierte Weltzeit (Universal Time Coordonné UTC). Die Rotation der Erde wird durch die UT1-Zeitskala gemessen. Die Erde dreht sich aber nicht gleichmäßig: Der Sonnentag wird graduell, aber unregelmäßig länger (hauptsächlich durch die Tidenbeschleunigung des Mondes). Zur Anpassung der bürgerlichen Zeit an die Zeit laut Standard sind daher Schaltsekunden nötig. Schaltsekunden werden in Deutschland von der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt festgelegt, die allerdings dazu nur die international vom International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS) festgelegten Schaltsekunden übernimmt. Im Mittel sind Schaltsekunden etwa alle 18 Monate nötig, und werden immer am 1. Juli oder 1. Januar vor 00:00:00 UTC eingefügt. Die Anweisung, eine Schaltsekunde einzufügen, wird immer dann gegeben, wenn der Unterschied zwischen UTC und UT1 in nächster Zeit größer als 0,9 Sekunden werden wird. Nach 23:59:59 UTC des Vortages wird in diesem Fall eine zusätzliche Sekunde bei 23:59:60 gezählt, bevor die Uhr tatsächlich auf 00:00:00 umspringt. Das bedeutet, dass der Vortag aus 86401 Atomsekunden besteht, statt der üblichen 86400. Für den Fall, dass die Erdrotation schneller werden würde, sind auch negative Schaltsekunden möglich, dies ist jedoch noch nie eingetreten. In diesem Fall würde auf 23:59:58 direkt 00:00:00 folgen. Da die Verlangsamung der Erdrotation unregelmäßig ist, ist eine Vorhersage, ob eine Schaltsekunde notwendig wird, nur auf kurze Frist im Voraus möglich. Im Juli 2005 wurde vom IERS zum 23. Mal die Anweisung gegeben, eine Schaltsekunde einzufügen. Die bisher letzte Schaltsekunde war am 31. Dezember 1998 um 23:59:60 UTC. Die Zeitspanne seitdem ist die bisher längste ohne Schaltsekunde. Es ist Aufgabe des International Earth Rotation and Reference Systems Service, die Erdrotation zu beobachten und festzustellen, ob eine Schaltsekunde notwendig ist. Ihre Feststellung wird im Bulletin C veröffentlicht, das alle 6 Monate neu erscheint. Zwischen dem 31. Dezember 2005 und dem 1. Januar 2006 wird es nach IERS-Beschluss die 23. Schaltsekunde geben. Im Jahr 1972 betrug die Differenz zwischen UTC und TAI vor Einführung der Schaltsekunde bereits 10 Sekunden. Somit liegt der Unterschied heute bei etwa 33 Sekunden. Zurzeit wird diskutiert, ob das Einfügen der Schaltsekunden seltener stattfinden soll, da dieser Vorgang eine unnötige Fehlerquelle für zahlreiche Computersysteme sei. Dann müssen kleine Anpassungen nicht mehr in regelmäßigen Abständen durchgeführt werden, sondern es würde etwa dem Jahr 2600 einfach eine Schaltstunde spendiert.

Siehe auch

- Geschichte von Maßen und Gewichten
- SI-System
- Schaltjahr

Literatur

- Dennis D. McCarthy, William J. Klepczynski: [http://gauss.gge.unb.ca/papers.pdf/gpsworld.november99.pdf GPS and Leap Seconds]. GPS World 10, 11 (November 1999), 50–57.
- R. A. Nelson et al.: [http://www.cl.cam.ac.uk/~mgk25/time/metrologia-leapsecond.pdf The leap second: its history and possible future]. Metrologia 38 (2001), 509–529.

Weblinks

- IERS Rapid Service/Prediction Center: http://maia.usno.navy.mil/
- IERS-Bulletin, in dem Schaltsekunden angekündigt werden: http://www.iers.org/iers/publications/bulletins/bull_c/
- IERS-Informationen über das Bulletin C und wann Schaltsekunden auftreten können: http://hpiers.obspm.fr/eoppc/bul/bulc/BULLETINC.GUIDE
- IERS-Archiv mit alten Ankündigungen: http://www.iers.org/iers/earth/rotation/utc/table2.html
- [http://tycho.usno.navy.mil/leapsec.html USNO-Artikel über Schaltsekunden]
- [http://www.ptb.de/de/org/4/44/441/ssec.htm Die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) über Zeitsekunden, mit Liste]
- Meinberg Funkuhren: [http://www.meinberg.de/german/info/leap-second.htm Erklärungen zur Schaltsekunde für GPS, DCF77 und NTP] Kategorie:Zeitbegriff ja:閏秒

UT1

UT1 (Universal Time No.1) ist eine universelle Zeitskala, welche die wahre Erdrotation widerspiegelt. Sie ist das in den Geowissenschaften und der Astrometrie an meisten verwendete Zeitsystem. Während die Atomzeit und die Koordinierte Weltzeit UTC physikalisch gleichmäßige Zeitskalen sind, stellt UT1 den wahren Phasenwinkel der Erdrotation dar - d.h. den Winkel zwischen dem Greenwich-Meridian und dem astronomischen Frühlingspunkt. Damit definiert UT1 die momentane "Lage des Kreisels Erde" im astronomischen Fundamentalsystem, hat aber kleine Unregelmäßigkeiten von einigen Zehntelsekunden pro Jahr. UT1 wird durch astronomische Beobachtungen gewonnen - z.B. mit einem modernen Meridiankreis - oder mittels VLBI. Die kleinen Differenzen zu UTC werden als Zeitkorrektur dUT1 = UT1 - UTC bezeichnet und sind mit den "Polkoordinaten" x und y die drei Parameter der Erdrotation. Die Zeitkorrektur dUT1 tendiert im Laufe einiger Monate zu negativen Werten, weil unser Zeitsystem die mittlere Sekunde von 1900-1905 zur Basis hat und die Erdrotation seither um rund 0,002 Sekunden langsamer geworden ist. Wernn dUT1 den absoluten Wert von mindestens 0.9 Sekunden erreicht, wird eine Schaltsekunde entweder zum 30. Juni oder zum 31. Dezember eingefügt. Zusammengefasst bedeutet das: # UT1 hat zwar kleine Unregelmäßigkeiten, spiegelt aber genau die Drehung der Erde wieder. Sie ist für die Geowissenschafter am wichtigsten. # UTC ist zwar eine völlig gleichmäßige Zeitskala, muss aber alle 1-3 Jahre durch Schaltsekunden "nachjustiert" werden. Sie wird von den Zeitdiensten über Radiowellen ausgestrahlt. # Die Atomzeit AT ( offiziell-französisch TAI ) ist ebenfalls völlig gleichmäßig, aber "läuft der Erde voraus" - derzeit 32 Sekunden. Sie wird in der Physik verwendet. # Résumé: es gibt keine ideale Zeitskala für alle Disziplinen, aber für jeden Zweck eine gut geeignete. Siehe auch:
- Zeit, Mittlere Sonnenzeit, Zeitzeichensender,
- Atomuhr, SI-Sekunde, Baryzentrum, Geodynamik
- geografische Länge, GPS-Zeit, Zonenzeit, Schaltsekunde
- Internationales Büro für Gewichte und Maße. Kategorie:Astronomischer Zeitbegriff

Global Positioning System

Das Global Positioning System (GPS) ist ein satellitengestütztes Navigationssystem zur weltweiten Positionsbestimmung, das vom US-Verteidigungsministerium betrieben wird. GPS löste das ältere Satellitennavigationssystem Transit der United States Navy ab. Die offizielle Bezeichnung ist „Navigational Satellite Timing and Ranging - Global Positioning System“ (NAVSTAR-GPS). NAVSTAR wird manchmal auch als Abkürzung für „Navigation System using Timing and Ranging“ genutzt. Im allgemeinen Sprachgebrauch wird das System häufig nur noch als GPS bezeichnet. GPS wurde am 17. Juli 1995 offiziell in Betrieb genommen.

Einsatzbereiche

GPS ist ursprünglich zur Positionsbestimmung und Navigation im militärischen Bereich (in Waffensystemen, Kriegsschiffen, Flugzeugen) usw. vorgesehen. Heute wird es jedoch auch im zivilen Bereich genutzt: in der Seefahrt, Luftfahrt, durch Navigationssysteme im Auto, zur Orientierung im Outdoor-Bereich, im Vermessungswesen etc. Ebenso wird GPS nun auch im Leistungssport verwendet. Speziell für den Einsatz in Mobiltelefonen wurde das "Assisted GPS" (A-GPS) entwickelt.

Aufbau und Funktionsweise

"Assisted GPS" (A-GPS) Das Prinzip der Satellitenortung beschreibt der Artikel Global Navigation Satellite System. GPS basiert auf Satelliten, die ständig Signale ausstrahlen, aus deren Signallaufzeit GPS-Empfänger ihre Position bestimmen können. Theoretisch reichen dazu die Signale aus drei Satelliten, da daraus die genaue Position und Höhe bestimmt werden kann. In der Praxis haben aber die meisten GPS-Empfänger keine Uhr, die genau genug ist, um daraus die Laufzeiten korrekt berechnen zu können. Deshalb wird meist das Signal eines vierten Satelliten benötigt. Mit den GPS-Signalen lässt sich aber nicht nur die Position, sondern auch die Geschwindigkeit des Empfängers bestimmen. Durch die relative Bewegung des Empfängers zu den Satelliten ergibt sich durch den Doppler-Effekt eine Verschiebung des Signals, und da die Geschwindigkeit der Satelliten bekannt ist, lässt sich die Geschwindigkeit des Empfängers berechnen. Damit ein GPS-Empfänger immer zu mindestens vier Satelliten Kontakt hat, werden insgesamt mindestens 24 Satelliten eingesetzt, die die Erde jeden Sternentag zweimal in einer Höhe von 20.200 km umkreisen. Jeweils mindestens vier Satelliten bewegen sich dabei auf jeweils einer der 6 Bahnebenen, die 55° gegen die Äquatorebene inkliniert (geneigt) sind und gegeneinander um jeweils 60° verdreht sind. Ein Satellit hat eine erwartete Lebensdauer von 7,5 Jahren, doch funktionieren die Satelliten häufig deutlich länger. Um Ausfälle problemlos zu verkraften, wurden daher bis zu 31 Satelliten in den Orbit gebracht, sodass man auch bei schlechten Bedingungen 5 oder mehr Satelliten verwenden kann. Aktuell benötigt man 60 Tage für das Austauschen eines Satelliten; aus Kostengründen versucht man diesen Zeitraum auf 10 Tage zu senken und somit die Satellitenanzahl auf 25 zu reduzieren. Die Signale werden auf zwei Frequenzen ausgesendet. Mit der so genannten L1-Frequenz (1575,42 MHz) wird der C/A-Code („Coarse/Acquisition“) für die zivile Nutzung, der verschlüsselte P/Y-Code („Precision/encrypted“) für die militärische Nutzung und eine Navigationsnachricht übertragen. Die 1500 bit lange Navigationsnachricht enthält alle wichtigen Informationen zum Satelliten (Datum, Identifikationsnummer, Korrekturen, Bahnen, aber auch den Zustand) und benötigt zur Übertragung ungefähr eine halbe Minute. GPS-Empfänger speichern diese Daten normalerweise zwischen. Zur Initialisierung der Geräte werden des Weiteren auch die so genannten Almanach-Daten übertragen, die die groben Bahndaten aller Satelliten enthält und zur Übertragung über zwölf Minuten benötigt. Die zweite Frequenz (L2-Frequenz; 1227,60 MHz) überträgt nur den P/Y-Code. Durch die Übertragung auf zwei Frequenzen können ionosphärische Effekte, die zur Erhöhung der Laufzeit führen, herausgerechnet werden. Der gesendete C/A-Code ist eine pseudozufällige, 1023 Bit lange Kette aus Einsen und Nullen, die bei jedem Satelliten eindeutig ist. Da die Bits nicht unmittelbar die Informationen tragen, werden sie in diesem Fall häufig als „chips“ bezeichnet. Durch dieses „pseudozufällige Rauschen“ (PRN: Pseudo Random Noise) sind die Signale weniger anfällig gegenüber Interferenzen und alle Satelliten können auf der gleichen Frequenz senden. In den verwendeten Frequenzbereichen breitet sich die elektromagnetische Strahlung ähnlich wie sichtbares Licht fast geradlinig aus und wird dabei durch das Wetter (Bewölkung, Niederschlag) nur wenig beeinflusst. Deshalb - und durch die geringe Sendeleistung der GPS-Satelliten - ist für den besten Empfang der Signale eine direkte Sichtverbindung zum Satelliten erforderlich. In Gebäuden, Tunneln, Tiefgaragen etc. war ein GPS-Empfang bis vor kurzem nicht möglich. Neue Empfängertechnologien ermöglichen jedoch nun auch Anwendungen in Gebäuden. Auch zwischen hohen Gebäuden kann es durch mehrfach reflektierte Signale (Mehrwege-Effekt) zu Ungenauigkeiten kommen. Zudem ergeben sich z.T. große Ungenauigkeiten bei ungünstigen Satellitenkonstellationen, z.B. wenn nur drei dicht beieinander stehende Satelliten aus einer Richtung zur Positionsberechnung zur Verfügung stehen. Für eine genaue Positionsermittlung sollten möglichst Satellitensignale aus verschiedenen Himmelsrichtungen empfangbar sein. Für die zentrale Kontrolle des GPS ist das Space Warfare Center des Air Force Space Command (AFSPC) der US Air Force auf der Schriever AFB, Colorado zuständig. Mathematische Grundlagen der Positionsermittlung beschreiben die GPS-Grundgleichungen.

Geschichte

GPS-Grundgleichungen an Bord einer Delta II Rakete]] Das GPS Programm wurde mit der Gründung des JPO (Joint Program Office) im Jahre 1973 auf seine Erfolgsschiene gesetzt. Der erste GPS-Satellit wurde 1978 gestartet. Im Dezember 1993 wurde die anfängliche Funktionsbereitschaft (Initial Operational Capability) festgestellt. Zu diesem Zeitpunkt waren 24 Satelliten im Einsatz. Die volle Funktionsbereitschaft (Full Operational Capability) wurde im April 1995 erreicht. Um nicht-autorisierte Nutzer (militärische Gegner) von einer genauen Positionsbestimmung auszuschließen, wurde die Genauigkeit für Nutzer, die nicht über einen Schlüssel verfügen, künstlich verschlechtert (Selective Availability = SA, mit einem Fehler von größer 100 m). SA musste in den Block II Satelliten implementiert werden, weil der C/A Dienst deutlich besser war, als ursprünglich erwartet. Es gab aber fast immer vereinzelte Satelliten, bei welchen SA nicht aktiviert war, sodass genaue Zeitübertragungen möglich waren. Am 1. Mai 2000 wurde diese künstliche Ungenauigkeit bei allen Satelliten abgeschaltet, so dass das System seitdem auch außerhalb des bisherigen exklusiven Anwendungsbereichs zur präzisen Positionsbestimmung genutzt werden kann. Dies führte unter anderem zum Aufschwung der Navigationssysteme in Fahrzeugen und im Außenbereich, da die Messgenauigkeit nun in mindestens 90 % der Messungen besser als 10 m ist.

Genauigkeit der Positionsbestimmung

Es gibt die folgenden zwei Dienstklassen:
- SPS (Standard Positioning Service) ist für jedermann verfügbar und erreichte ursprünglich eine Genauigkeit von 100 m (in 95% der Messungen). Seit Mai 2000 wurde die künstliche Ungenauigkeit vom US-Militär abgeschaltet, seitdem beträgt die Genauigkeit ca. 15 m.
- PPS (Precise Positioning Service) ist der militärischen Nutzung vorbehalten und ist ursprünglich auf eine Genauigkeit von 22 m (in 95% der Messungen, die aktuelle Genauigkeit ist unbekannt) ausgelegt worden. Diese Signale werden verschlüsselt ausgestrahlt. Eine Erhöhung der Genauigkeit (0,5 - 5 m) kann durch Einsatz von Differential GPS (DGPS) erreicht werden. Mit der vierten Ausbaustufe soll die bisherige globale Selective Availablity, die bis zum 1. Mai 2000 durch eine globale künstliche Verschlechterung implementiert war, in Krisen- bzw. Kriegsgebieten durch lokale Störung des Empfangs der auch zivil zugänglichen Signale verwirklicht werden. Des Weiteren sind einige satellitengestützte Erweiterungssysteme (Satellite-Based Augmentation Systems, SBAS) zur weiteren Verbesserung der Genauigkeit geplant, EGNOS in Europa und WAAS in den USA. GPS nutzt eine eigene kontinuierliche Atomzeitskala, welche keine Schaltsekunden berücksichtigt. Seit Einführung von GPS im Jahr 1980 hat sich deshalb die Differenz zwischen der GPS-Zeit und der UTC bis Ende 2004 auf 13 Sekunden aufsummiert. Der aktuelle Wert dieser Differenz wird im Nutzdatensignal des Systems übertragen. Es gibt die folgenden zwei Verfahren, um mittels GPS eine Position zu bestimmen:
- Code: Dieses Verfahren ermöglicht eine recht robuste Positionsbestimmung mit einer Genauigkeit von <10 m. Alle preiswerten Empfänger nutzen dieses Verfahren. Mittels DGPS sind Genauigkeiten unter einem Meter möglich.
- Code+Trägerphase: Unter guten Empfangsbedingungen und mit präzisen Empfängern ist mit diesem Verfahren eine Genauigkeit von unter 5 m möglich. Die Genauigkeitssteigerung rührt aber nicht nur vom geringeren Rauschen der Trägerphasenmessung her, sondern auch von der Verwendung der zweiten Frequenz zur Ionosphärenmessung. Soll der mm-Bereich erreicht werden, so ist dies bisher nur im DGPS-Betrieb möglich, weil auch die lokalen Effekte der Troposphäre berücksichtigt werden müssen. In Fahrzeugen können zusätzlich Odometrie-Daten, wie Geschwindigkeit und Beschleunigung, genutzt werden, um die Position präziser zu bestimmen, oder auch noch in Funklöchern, wie Tunnels, eine Position ermitteln zu können. Oft wird irrtümlich darauf hingewiesen, dass die Atomuhren in den Satelliten aufgrund von Effekten der Relativitätstheorie einen Gangunterschied zu irdischen Uhren aufweisen, der zu einem Positionsbestimmungsfehler von etwa 10 km pro Tag führen würde, wenn er nicht korrigiert würde. Ein solcher Fehler würde auftreten, wenn die Positionsbestimmung über die Ermittlung der Abstände des GPS-Empfängers zu 3 Satelliten anhand eines Uhrenvergleichs mit einer Uhr im Empfänger erfolgen würde. GPS-Empfänger sind aber selten mit einer Atomuhr ausgestattet. Statt dessen werden die Zeitdifferenzen von Satellitensignalen ausgewertet, wobei mindestens 4 Satelliten erforderlich sind. Da alle Satelliten den gleichen relativistischen Effekten ausgesetzt sind, tritt dieser Fehler jedoch nicht auf. Trotzdem werden die Uhren der Satelliten mehrmals pro Stunde so synchronisiert, dass sie unter Berücksichtigung relativistischer Effekte synchron zu irdischen laufen.

DGPS

Differential Global Positioning System (DGPS) ist eine Bezeichnung für Verfahren, die mehrere GPS-Empfänger zur Erhöhung der Genauigkeit verwenden. Bei dem Verfahren gibt es einen Empfänger, dessen Position bestimmt werden soll (Rover) und mindestens einen weiteren Empfänger, dessen Position bekannt ist (GPS-Basisstation). Eine Basisstation kann diverse Informationen über die Ursachen ermitteln, warum die mittels GPS bestimmte Position fehlerhaft ist, da deren Position bekannt ist. Mit diesen Informationen (Korrekturdaten) von einer Basistation kann ein Rover seine Genauigkeit erhöhen. Die erreichbare Genauigkeit ist u.a. vom Abstand zwischen Rover und Basistation abhängig. Methoden des DGPS:
- Bei dem einfachsten Verfahren übermittelt die Basisstation ihren Positionsfehler an den Rover. Dieser korrigiert entsprechend seine Position. Dies funktioniert nur, wenn beide Empfänger die gleichen Satelliten auswerten (dies ist nur über kurze Distanz und in gleicher Umgebung der Fall).
- Bei der Methode der Pseudorange-Korrektur berechnet die Basisstation die Fehler der Strecken zu den Satelliten und übermittelt diese an den Rover. So ist auch eine Korrektur möglich, wenn von der Basisstation und dem Rover unterschiedliche Satelliten empfangen werden. Es sind Genauigkeiten <1 m möglich.
- Bei den sehr genauen Phasenmessungen wird folgendes Verfahren angewendet:(?). Auf diese Weise ist eine Genauigkeit von ± 1 bis ± 10 mm pro km Abstand zur Basisstation zu erreichen. Die Übermittlung der Korrekturdaten von einer Basisstation zum Rover kann mittels Funk erfolgen. Ein Rover ist dann sofort in der Lage, seine Genauigkeit zu erhöhen. Auch im Nachhinein kann eine Korrektur erfolgen, wenn Rover und Basisstation alle Daten zur Positionsbestimmung aufzeichnen (Postprocessing). Die Korrekturdaten können von einem Anwender selbst erzeugt werden (mittels eines zweiten GPS-Empfängers) oder von div. Anbietern bezogen werden (ALF, AMDS, SAPOS, ascos usw.). Für die Bundesrepublik Deutschland werden Differential-Stationen von der Wasser- u. Schifffahrtsverwaltung betrieben. Diese Stationen arbeiten nach dem internationalen IALA-Standard und senden Korrekturdaten auf Mittelwelle für den Küsten- und Binnenbereich aus. Zentrale technische Behörde ist die Fachstelle der WSV für Verkehrstechniken in Koblenz.

Datenformat

als Standardformat von GPS-Daten dient das RINEX-Format, eine Standard- und Formatdefinition, die einen freien Austausch von GPS-Rohdaten ermöglichen soll. siehe auch NMEA

Störsender

Für das GPS-System existieren sogenannte GPS-Jammer (Jammer = engl. für Störsender).

Alternativen

; Transit : Der Vorgänger des GPS von den USA. Sendefrequenz: 150 und 400 MHz - Entwickelt ab 1958; in Betrieb seit 1964; zivile Nutzung ab 1967; seit dem 31. Dezember 1996 außer Betrieb. ; GLONASS : russische Pendant zum amerikanischen NAVSTAR-GPS ; Euteltracs : Europäisches Positionssystem für Fernverkehr (sehr ungenau). Es sendet mit einer Frequenz von 10-14 GHz. Ist seit 1991 in Betrieb. ; Galileo : Die ESA wurde von der EU beauftragt, von der Industrie ein europäisches System zur Satellitennavigation mit dem Namen Galileo entwickeln zu lassen. Die Entwicklungs- und Testphase wurde im Dezember 2004 in einem 4-Jahresvertrag an die Industrie vergeben. Nach Ablauf dieses Vertrages sollen 4 Galileosatelliten im All und der Großteil des Bodensegments installiert sein. Der ursprüngliche Zeitplan sah wie folgt aus: (bis 2005 Entwicklungs- und Testphase, Aufbau des Satellitennetzes ab 2006, Inbetriebnahme ab 2008 - Stand Juli 2004). ; : Es wird mindestens vier Dienste (OS, CS, SoL, PRS) geben. Die zivile und kostenlose Positionsbestimmung (OS) wird eine Genauigkeit von 5-8 m bereitstellen. Beim SoL-Dienst wird zusätzlich noch Integrität, also die rechtzeitige Warnung des Nutzers, wenn der Positionierungsfehler größer als eine vorgegeben Schranke (12 m horizontal, 20 m vertikal) ist, bereitgestellt. Der PRS-Dienst wird die Bedürfnisse staatlicher Organisationen befriedigen. Im CS-Dienst können noch zusätzlich Informationen mit geringer Datenrate an Abonnenten übertragen werden. ; MTSAT : (Multifunction Transport Satellite System) ist die Entwicklung Japans. Es sendet mit einer Frequenz von 1,2 GHz. - noch in der Experimentierphase (Stand 2003) ; Beidou : in der Volksrepublik China (Satellite Positioning System) Frequenz: 1,4 GHz - Seit 2004 in Betrieb, allerdings beschränkt sich die Nutzung auf den asiatischen Bereich

GPS und Datenschutz

Der Aufenthaltsort des Trägers eines GPS-Empfängers lässt sich, da die Geräte nur passiv arbeiten und keine Signale senden, nicht verfolgen. Für eine GPS-Überwachung benötigt man eine Kombination aus einem passiven GPS-Empfänger mit einem aktiven Sender, der die ermittelten Positionsdaten an Dritte weitergibt. Der Einsatz eines so kombinierten Gerätes bietet bis dato unbekannte Überwachungsmöglichkeiten und wirft damit neue datenschutzrechtliche Probleme auf, etwa durch den Einsatz in der polizeilichen Überwachung oder in Diebstahlschutzsystemen. GPS wird von der deutschen Polizei für Ermittlungen eingesetzt. Es dient zur Überwachung bestimmter Fahrzeuge und Fahrer. Im April 2005 entschied das Bundesverfassungsgericht, dass der Einsatz des satellitengestützten Systems zur Überwachung in einem strafrechtlichen Ermittlungsverfahren nicht gegen das Grundgesetz verstoße. Der Zweite Senat wies mit diesem Urteil eine Verfassungsklage eines Ex-Mitglieds der Antiimperialistischen Zellen (AIZ) zurück, der beanstandet hatte, eine zweieinhalb Monate andauernde Überwachung seines Fahrzeugs und dessen verschiedener Nutzer habe in übertriebener Weise in Grundrechte der Überwachten eingegriffen.

GPS in der Praxis

Handelsübliche zivile GPS-Geräte für Verbraucher eigenen sich vor allem für den Einsatz im Auto und im "Outdoor"-Bereich. Handelsübliche GPS-Empfänger (GPS-Mäuse) verwenden meist das NMEA-Datenformat zur Ausgabe der Positionsdaten.

Im Auto

Hier handelt es sich um GPS-Geräte, die mit umfangreicher Landkarten- und Stadtplan-Software ausgestattet sind. Sie ermöglichen meist akustische Richtungsanweisungen an den Fahrer, der zu Beginn der Fahrt bloß den Zielort (z.B. Straßenname) einzugeben braucht. Im Auto wird bei Festeinbauten ab Werk unterschieden zwischen Systemen, die Sprachausgabe mit Richtungsangaben auf einem LCD Display (meist im Autoradioschacht) kombinieren, sowie Sprachausgabe mit farbiger Landkartendarstellung, bei der der Fahrer besser räumlich sieht, wo er unterwegs ist. In letzter Zeit haben PDA (Pocket PC) Systeme starken Zuwachs erhalten, weil sie in jedem Fahrzeug sofort eingesetzt werden können, immer einen Farb Bildschirm mitbringen, und über Lebensmitteldiscounter zu volkstümlichen Preisen in regelmäßigen Aktionen verkauft werden. Bei den meisten Festeinbauten ab Werk sowie den neuesten PDA Pocket PC Lösungen werden Verkehrsmeldungen des TMC Systems automatisch mit berücksichtigt, sodaß der Fahrer automatisch an Staus oder Behinderungen vorbei wird. Der Vorteil der stark zunehmenden Navigation in Autos liegt darin, daß der Fahrer sich ganz auf den Verkehr konzentrieren kann, es ist ein Komfortmerkmal für den Fahrer navigiert zu werden. Auch kann ca 1-3 % Treibstoffverbrauch eingespart werden, wenn alle Fahrzeuge den optimalen Weg wählen würden. GPS kann auch zur Diebstahlsicherung genutzt werden. Hierzu wird die GPS-Anlage mit einem GSM-Modem kombiniert. Das Gerät ist dann jederzeit per Handy ortbar. In Verbindung mit einem PC und entsprechender Software kann auch gleich die entsprechende Straße und der Ort abgelesen werden.

Im "Outdoor"-Bereich

GPS-Geräte eignen sich auch zum Einsatz am Fahrrad, beim Wandern (z.B. als kompaktes Gerät am Handgelenk) oder auf einem Boot. Der Funktionsumfang der im Handel erhältlichen Geräte richtet sich nach Anwendungsbereich und Preis. Schon einfache Geräte können heute nicht bloß die Längen- und Breitengrade anzeigen, sondern auch Richtungsangaben machen, Entfernungen berechnen und die aktuelle Geschwindigkeit angeben. Die Anzeige kann so eingestellt werden, dass ein Kompasssymbol ausgegeben wird, das nicht nach Norden, sondern in die Richtung zeigt, die vom Benutzer durch die Eingabe der Zielkoordinaten (Waypoint) angegeben worden ist. GPS-Geräte stellen hier eine Weiterentwicklung der klassischen Navigation mit Bussole (Kompass) und Karte dar. Hochwertige, moderne Geräte können neben Wegpunkten, Routen und Track Logs auch digitale Karten speichern und damit den aktuellen Standort auf einer Karte darstellen. Für den Outdoor-Bereich liegen für verschiedene Länder Topografische Karten im Maßstab 1:25 000 zur Nutzung mit dem GPS vor. Wenngleich die "Outdoor"-GPS-Geräte dafür nicht primär gedacht sind, können selbst kleine Armbandgeräte in Autos oder in der Bahn (Fensterplatz) verwendet werden; der Empfang in Gebäuden ist jedoch mit diesen Geräten gewöhnlich nicht möglich.

Literatur

- G. Seeber: Satellite Geodesy. de Gruyter, 2003
- G. Xu: GPS - Theory, Algorithms and Applications. Springer-Verlag, 2003, ISBN 3540678123
- M. Bauer: Vermessung und Ortung mit Satelliten (2002)
- Jörg Roth: Mobile Computing, dpunkt, 2002, ISBN 3898641651
- E. Kaplan, editor. Understanding GPS: Principles and Applications. Artech House, 1996
- Global Positioning System: Theory & Applications (Volume One) (Progress in Astronautics and Aeronautics) by Bradford W. Parkinson (Editor), James J., Jr Spilker (Editor)
- J. Strobel: Global Position System, CD mit dem Inhalt des gleichnamigen Buches, Ausgabe 1995
- Rainer Höh: GPS Outdoor-Navigation, Reise Know-How Verlag Rump, Februar 2005, ISBN 383171116X

Weblinks

- [http://gps.losangeles.af.mil/index.html Joint Program Office]
- [http://www.navcen.uscg.gov/gps/geninfo/2001SPSPerformanceStandardFINAL.pdf Zugesicherte Leistungsfähigkeit von GPS] (PDF)
- [http://www.navcen.uscg.gov/gps/default.htm GPS General Information US Coast Guard]
- [http://gnswww.nga.mil/geonames/GNS/index.jsp Sehr große Koordinatendatenbank der NGA]
- [http://www.getty.edu/research/tools/vocabulary/tgn/index.html Weltweite Koordinaten-Datenbank]
- [http://www.mapref.org MapRef.org - The Collection of Map Projections and Reference Systems for Europe - Zusammenstellung Europäischer Referenzsysteme und Kartenprojektionen]
- [http://www.aero.org/publications/crosslink/summer2002/profile.html Profile: GPS Architect, Bradford W. Parkinson] Der Vater von GPS
- [http://www.kowoma.de/gps/Geschichte.htm Geschichte des GPS] Kategorie:Geodäsie Kategorie:Navigation Kategorie:Navigationssatellit Kategorie:Funktechnik ja:グローバル・ポジショニング・システム ko:위성항법장치 ms:Sistem Kedudukan Sejagat

Global Positioning System

Einsatzbereiche

Aufbau und Funktionsweise

Geschichte

Genauigkeit der Positionsbestimmung

DGPS

Datenformat

als Standardformat von GPS-Daten dient das RINEX-Format, eine Standard- und Formatdefinition, die einen freien Austausch von GPS-Rohdaten ermöglichen soll. siehe auch NMEA

Störsender

Für das GPS-System existieren sogenannte GPS-Jammer (Jammer = engl. für Störsender).

Atomzeit

Weblinks

Französische Sprache

Geschichte der französischen Sprache

Aussprache

Verbreitung

Amtssprache

Sonstige Verwendung

Sprachvarianten der französischen Sprache

Grammatik

Verb

Objekt

Objektpronomen

Welches Objektpronomen ersetzt welches Objekt?

Welches Objektpronomen steht in welcher Reihenfolge im Satz?

Wo stehen die Objektpronomen im Satz?

Beispiele

Tempus

Konnektoren

cause (Ursache)

conséquence (Folge)

but (Ziel)

condition (Bedingung)

hypothèse (Annahme)

opposition (Gegensatz)

concession (Einschränkung)

comparaison (Vergleich)

Französische Wendungen im deutschen Sprachgebrauch

Sprachregulierung

Siehe auch

Weblinks

SI-Sekunde

Aktuelle Definition

Alte Definitionen

Größenbeispiele

Millisekunde

Mikrosekunde

Nanosekunde

Picosekunde

Femtosekunde

Siehe auch:

Wikipedia-Links zum Themenkomplex Kalender und Zeit

Weblinks

Physikalisch-Technische Bundesanstalt

Geschichte

Zeitschrift

Siehe auch

Weblinks

Internationale Atomzeit

Weblinks

Erdrotation

Umdrehungsdauer

Entstehung der Rotation

Siehe auch:

Weblinks

Mittlere Sonnenzeit

Die wahre Ortszeit (WOZ)

Die mittlere Ortszeit (MOZ)

Weblinks

Koordinierte Weltzeit

Weblinks

Schaltsekunde

Siehe auch

Literatur

Weblinks

UT1

Global Positioning System

Einsatzbereiche

Aufbau und Funktionsweise

Geschichte

Genauigkeit der Positionsbestimmung

DGPS

Datenformat

Störsender

Alternativen

GPS und Datenschutz

GPS in der Praxis

Im Auto

Im "Outdoor"-Bereich

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