協調世界時

協調世界時

協調世界時(英:Coordinated Universal Time,法:Temps Universel Coordonné),又稱世界統一時間,世界標準時間,國際協調時間。英文(CUT)和法文(TUC)的縮寫不同,作為妥協,簡稱UTC。協調世界時是以原子時秒長為基礎,在時刻上儘量接近於世界時的一種時間計量系統。1979年12月初在日內瓦舉行的世界無線電行政大會已決定採用協調世界時來取代格林威治時間,作為無線電通訊中的標準時間。套用於天文學及天體,是測繪學上的一類用語。中國大陸採用ISO 8601-1988的《數據元和交換格式信息交換日期和時間表示法》(GB/T 7408-1994)稱之為國際協調時間,現行標準號為GB/T 7408-2005,2005-10-01實施,代替原來的GB/T7408-1994。中國台灣採用CNS 7648的《資料元及交換格式–資訊交換–日期及時間的表示法》(與ISO 8601類似)稱之為世界統一時間。

基本信息

產生  

協調世界時協調世界時
近代科學技術對於時間計量的要求,包括兩個方面的內容:時刻和時間間隔。大地測量、天文導航和宇宙飛行器的跟蹤、定位,需要知道以地球自轉角度為依據的世界時時刻;而精密校頻等物理學測量,則要求均勻的時間間隔。二十世紀五十年代末期,銫原子鍾進入實用階段以後,各國的時間服務部門都以它為基準發播標準時間和頻率信號。這樣,就面臨一種困難局面:要用同一個標準振盪器同時滿足性質不同的兩種要求。為了解決這個矛盾,在1960年國際無線電諮詢委員會和1961年國際天文學聯合會的會議上,提出了協調的具體方案,即規定採用一種介乎原子時與世界時之間的時間尺度,用於發播標準時間和頻率信號。這種時間尺度是世界時時刻與原子時秒長折衷協調的產物,所以稱為協調世界時(UTC)。

在1960~1971年期間,協調世界時以原子時為基礎,通過頻率調整(又稱頻率補償)和無線電秒信號突跳(又稱跳秒),使其所表示的時刻與世界時 UT2的時刻之差保持在 ±0.1秒(1963年以前為±0.05秒)以內。每年的頻率調整和跳秒的數值,由國際時間局根據前一年的天文觀測來確定。

閏秒

1972年以前的協調世界時,由於採用頻率調整,它的秒長逐年變化。這給實際套用造成許多不便。為此,國際天文學聯合會和國際無線電諮詢委員會在1971年決定,從1972年1月1日起,採用一種新的協調世界時系統。在新系統中,取消頻率調整,協調世界時秒長嚴格等於原子時秒長。必要時作一整秒的調整(增加一秒或去掉一秒),使協調世界時時刻與世界時 UT1時刻之差保持在±0.9秒(1974年以前為±0.7秒)以內。跳秒調整一般在 6月30日或12月31日實行。增加一秒叫正跳秒(或正閏秒),去掉一秒叫負跳秒(或負閏秒)。跳秒的具體實施如圖所示。為了使協調世界時與原子時在時刻上保持整秒的差數,在新舊協調世界時系統過渡時作了 -0.10775800秒的調整,即規定舊系統 1971年12月31日23時59分60.10775800秒瞬間,為新系統1972年1月1日的開始。

UTC原來只是標準時間與頻率發播的基礎,近年來得到了廣泛套用。1979年12月初在日內瓦舉行的世界無線電行政大會已決定採用協調世界時來取代格林威治時間,作為無線電通訊中的標準時間。

用處

協調世界時協調世界時
這套時間系統被套用於許多網際網路和全球資訊網的標準中,例如,網路時間協定就是協調世界時在網際網路中使用的一種方式。

在軍事中,協調世界時區會使用“Z”來表示。又由於Z在無線電聯絡中使用“Zulu”作代稱,協調世界時也會被稱為"Zulutime"。

中國大陸、中國香港、中國澳門、中國台灣、蒙古國、新加坡、馬來西亞、菲律賓、西澳大利亞州的時間與UTC的時差均為+8,也就是UTC+8。

補充知識

原子時

以精確的的定義為基礎的時間

英文:TAI(InternationalAtomicTime)(即國際原子時)。

原子時計量的基本單位:原子時秒。由原子鐘導出。

原子時秒的定義:銫-133原子基態的兩個超精細能級間在零磁場下躍遷輻射9,192,631,770周所持續的時間。

1967年第十三屆國際計量大會(CGPM[3])決定,把在海平面實現的上述原子時秒,規定為國際單位制中的時間單位。根據原子時秒的定義,任何原子鐘在確定起始曆元後,都可以提供原子時。由各實驗室用足夠精確的銫原子鍾導出的原子時稱為地方原子時。

目前,全世界大約有20多個國家的不同實驗室分別建立了各自獨立的地方原子時。國際時間根據比較、綜合世界各地原子鐘數據,最後確定的原子時,稱為國際原子時,簡稱TAI。

TAI的起點是這樣規定的:取1958年1月1日0時0分0秒世界時(UT)的瞬間作為同年同月同日0時0分0秒TAI。(事後發現,在該瞬間原子時與世界時的時刻之差為0.0039秒。這一差值就作為歷史事實而保留下來。)

在確定原子時起點之後,由於地球自轉速度不均勻,世界時與原子時之間的時差便逐年積累。由於世界時存在不均勻性和曆書時的測定精度低,自1967年起,原子時已取代曆書時作為基本的時間計量系統。

恆星時恆星為基礎的相對於原子時不十分精準的時間英文:ST(SiderealTime)

恆星時是天文學和大地測量學標示的天球子午圈值,是一種時間系統,以地球相對於恆星的自轉周期為基準的時間計量系統,即從某一恆星升起開始到這一恆星再次升起。

春分點相繼兩次上中天所經歷的時間稱為恆星日,等於23時56分40.9秒平太陽時,並以春分點在該地上中天的瞬間作為這個計量系統的起點,即恆星時為零時,用春分點時角來計量。

為了計量方便,把恆星日分成24個恆星小時,一恆星小時分為60恆星分,一恆星分分為60恆星秒。所有這些單位統稱為計量時間的恆星時單位,簡稱恆星時單位。按上述系統計量時間,在天文學中稱恆星時。

恆星時:考慮地球自轉不均勻的影響。

平恆星時:不考慮地球自轉不均勻的影響。

太陽時太陽為基礎的相對於原子時不十分精準的時間

英文:SolarTime

簡稱“平時”,也就是我們日常生活中所使用的時間。

真太陽日:太陽連續兩次經過上中天的時間間隔,稱為真太陽日。我們知道,地球沿著橢圓形軌道運動的,太陽位於該橢圓的一個焦點上,因此,在一年中,日地距離不斷改變,一年四季的真太陽日長短不等。根據克卜勒第二定律,行星在軌道上運動的方式是它和太陽所聯結的直線在相同時間內所划過的面積相等,可見,地球在軌道上做的是不等速運動,這樣一來,一年之內真太陽日的長度便不斷改變,不易選做計時單位,於是引進平太陽日的概念。

平太陽日:天文學上由一個假定的太陽(平太陽)在天赤道上(而不是在黃赤道上)作等速運行,其速度等於運行在黃赤道上真太陽的平均速度,這個假想的太陽叫平太陽,這個假想的平太陽連續兩次上中天的時間間隔,叫做一個平太陽日,這也相當於把一年中真太陽日的平均稱為平太陽日,1平太陽日有分為24平太陽時等等。通常所謂的“日”和“時”,就是平太陽日和平太陽時的簡稱。平太陽在該地下中天的瞬間作為平太陽時零時

地方時各個地方的太陽時
英文:LocalTime
地方平時(LocalMeanTime):地方時的一種,地方平太陽時的簡稱世界時
本初子午線的平子夜起算的平太陽時
英文:UT(UniversalTime)

以本初子午線的平子夜起算的平太陽時。又稱格林尼治平時或格林尼治時間。各地的地方平時與世界時之差等於該地的地理經度。1960年以前曾作為基本時間計量系統被廣泛套用。由於地球自轉速度變化的影響,它不是一種均勻的時間系統。後來世界時先後被曆書時和原子時所取代,但在日常生活、天文導航、大地測量和宇宙飛行等方面仍屬必需;同時,世界時反映地球自轉速率的變化,是地球自轉參數之一,仍為天文學和地球物理學的基本資料。

曆書時已被原子時取代
英文:ET(EphemerisTime)

描述天體運動的方程式中採用的時間﹐或天體歷表中套用的時間。它是由天體力學的定律確定的均勻時間﹐又稱牛頓時。由於地球自轉的不均勻性﹐1958年國際天文學聯合會決議﹐自1960年開始用曆書時代替世界時作為基本的時間計量系統﹐並規定世界各國天文年曆的太陽月球﹑行星曆表﹐都以曆書時為準進行計算。

曆書時的定義:原則上對於太陽系中任何一個天體﹐只要精確地掌握了它的運動規律﹐都可以用來規定曆書時。十九世紀末﹐紐康根據地球繞太陽的公轉運動﹐編制了太陽曆表﹐至今仍是最基本的太陽曆表。因此﹐人們把紐康太陽曆表作為曆書時定義的基礎。

曆書時秒的定義為1900年1月0日12時正回歸年長度的1/31﹐556﹐925.9747﹔曆書時起點與紐康計算太陽幾何平黃經的起始曆元相同﹐即取1900年初太陽幾何平黃經為279°414804的瞬間﹐作為曆書時1900年1月0日12時整。

1967年起已用原子時代替曆書時作為基本的時間計量系統,但在天文曆表上仍用曆書時。1976年的第十六屆國際天文學聯合會決議,從1984年起天文計算和歷表上所用的時間單位,也都以原子時秒為基礎。

格林尼治標準時(GMT)

格林尼治標準時間(GreenwichMeanTime,GMT)是指位於倫敦郊區的皇家格林尼治天文台的標準時間,因為本初子午線被定義在通過那裡的經線。理論上來說,格林尼治標準時間的正午是指當太陽橫穿格林尼治子午線時的時間。由於地球在它的橢圓軌道里的運動速度不均勻,這個時刻可能和實際的太陽時相差16分鐘。地球每天的自轉是有些不規則的,而且正在緩慢減速。所以,格林尼治時間已經不再被作為標準時間使用。現在的標準時間——協調世界時(UTC)——由原子鍾提供。自1924年2月5日開始,格林尼治天文台每隔一小時會向全世界發放調時信息。而UTC是基於標準的GMT提供的準確時間。

GMT(GreenwichMeanTime)——格林尼治標準時間,格林尼治標準時間是19世紀中葉大英帝國的基準時間,同時也是事實上的世界基準時間。當時主要為了1840年之後的鐵路系統服務。它以格林尼治天文台的經線為0度經線,將世界分為24個時區,除了在特定時期受到仇外心理、民族主義和某些反英心緒的影響之外,它的地位一直未曾動搖。

GMT和UTC的區別GMT手錶就是可以顯示兩個或兩個以上時區時間的手錶。無論用什麼方式,顯示多個時區最直接的方法就是在一個表殼裡裝多枚機芯。不過最經濟也最常見的方法還是附加一個帶有12小時或24小時時標刻度的鏇轉表圈。鏇轉表圈的使用方法很簡單,將表圈上對應第二時區時間的數字對齊錶盤的時針即可,如果錶盤時間是倫敦時間,那么將表圈順時針轉動一小時,指示的就是歐洲大陸時間,逆時針轉動八小時,則是美國西海岸時間。

錶盤時間設定為家鄉時間還是目的地時間取決於使用者的偏好,但由於12小時手錶無法辨別白天晚上,通常還是設定所在地時間比較合理。有一個事件的發生使得GMT的定義複雜化了:1972年1月1日,UTC(協調世界時)成為新的世界標準時間。

為了方便,通常記成UniversalTimeCoordinated。同樣為了方便,在不需要精確到秒的情況下,通常也將GMT和UTC視作等同。儘管UTC更加科學更加精確,但是對於手錶玩家和收藏者來說,GMT仍是更加受歡迎的。有不少人認為,UTC是巴黎圖謀世界計時中心地位的一種手段。事實上,它是以原子時為基礎,在時刻上儘量接近世界時的一種時間計量系統。它的出現是現代社會對於精確計時的需要。

原子時與以往的計時系統不同,它非常精確並且不以某地的平均太陽時為基準,但是遇有地球自轉速度不均勻,原子時與世界時之間的時差便日積月累,因此,UTC會在一段時期後加上正或負的閏秒來補償。因此協調世界時與國際原子時(TAI)之間會出現若干整數秒的差別。位於巴黎的國際地球自轉事務中央局(IERS)負責決定何時加入閏秒。

與時間相關的

時間單位 取法自然:銀河年 · 默冬章 · · · · 日[時間概念]
人為單位: · · · · · · 年代 · 世紀 · 千年
天文的年 交點年· 回歸年· 恆星年· 近點年· 儒略年
天文的月 交點月· 回歸月· 恆星月· 近點月· 朔望月
天文的日 儒略日· 太陽日· 恆星日· 曆書日
天文的時 恆星時· 民用時· 曆書時
時間標準 國際原子時· 協調世界時(UTC)· 格林尼治標準時間(GMT)· 地球時(TT)· 力學時(DT)
授時與守時 授時原時· 曆元· 歲差· 均時差· 偕日升
守時地方平時· 時區· 標準時間
其他 剎那· 時辰地支)· · 大時· 晝夜平分點

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