UTC世界协调时间、GMT格林尼(威)治时间、TAI原子时,IERS国际地球自转服务局

协调世界时,又称世界统一时间、世界标准时间、国际协调时间。由于英文(CUT)和法文(TUC)的缩写不同,作为妥协,简称UTC。
协调世界时是以原子时秒长为基础,在时刻上尽量接近于世界时的一种时间计量系统
UTC协调世界时是由国际无线电咨询委员会规定和推荐,并由IER国际地球自转服务局(原国际时间局BIH)负责保持的以秒为基础的时间标度。UTC相当于本初子午线(即经度0度)上的平均太阳时,过去曾用格林威治平均时(GMT)来表示.北京时间比UTC时间早8小时,以1999年1月1日0000UTC为例,UTC时间是零点,北京时间为1999年1月1日早上8点整。
中国大陆采用ISO 8601-1988的《数据元和交换格式信息交换日期和时间表示法》(GB/T 7408-1994)称之为国际协调时间,代替原来的GB/T 7408-1994;中国台湾采用CNS 7648的《资料元及交换格式–资讯交换–日期及时间的表示法》,称之为世界统一时间。
 
国际原子时的准确度为每日数纳秒,而世界时的准确度为每日数毫秒。许多应用部门要求时间系统接近世界时UT,对于这种情况,一种称为协调世界时的折衷时标于1972年面世。为确保协调世界时与世界时相差不会超过0.9秒,在有需要的情况下会在协调世界时内加上正或负闰秒。因此协调世界时与国际原子时之间会出现若干整数秒的差别,两者之差逐年积累,便采用跳秒(闰秒)的方法使协调时与世界时的时刻相接近,其差不超过1s。它既保持时间尺度的均匀性,又能近似地反映地球自转的变化。[1]  按国际无线电咨询委员会(CCIR)通过的关于UTC的修正案,从1972年1月1日起UTC与UT1(在UT中加入极移改正得到)之间的差值不超过±0.9s。位于巴黎的国际地球自转事务中央局负责决定何时加入闰秒。一般会在每年的6月30日、12月31日的最后一秒进行调整。截至2016年12月31日,又一闰秒被添加,TAI正好比UTC领先37秒。这37秒是1972年开始的10秒差距,加上1972年以来UTC的27秒闰秒。

这套时间系统被应用于许多互联网和万维网的标准中,例如,网络时间协议就是协调世界时在互联网中使用的一种方式。
在军事中,协调世界时区会使用“Z”来表示。又由于Z在无线电联络中使用“Zulu”作代称,协调世界时也会被称为”Zulu time“。
中国大陆、中国香港、中国澳门、中国台湾、蒙古国、新加坡、马来西亚、菲律宾、西澳大利亚州的时间与UTC的时差均为 8,也就是UTC 8。
 
*网络时间协议,英文名称:Network Time Protocol(NTP)是用来使计算机时间同步化的一种协议,它可以使计算机对其服务器或时钟源(如石英钟,GPS等等)做同步化,它可以提供高精准度的时间校正(LAN上与标准间差小于1毫秒,WAN上几十毫秒),且可介由加密确认的方式来防止恶毒的协议攻击。NTP的目的是在无序的Internet环境中提供精确和健壮的时间服务
UTC世界协调时间、GMT格林尼(威)治时间、TAI原子时,IERS国际地球自转服务局
 

TAI(International Atomic Time)原子时(即国际原子时)以精确的秒的定义为基础的时间。

国际原子时(TAI,来自法国名字temps atomique International)是一个高精度的原子坐标时间标准,基于地球上的大地水准上的固有时间。它是陆地时间的主要实现(除了固定的时代偏移)。它也是协调世界时(UTC)的基础,它用于在地球表面的所有时间内保持民用时间。

原子时计量的基本单位:原子时秒。由原子钟导出。
原子时秒的定义[2]  :铯 -133 原子基态的两个超精细能级间在零磁场下跃迁辐射9,192,631,770周所持续的时间。
 
1967年第十三届国际计量大会(CGPM)决定,把在海平面实现的上述原子时秒,规定为国际单位制中的时间单位。根据原子时秒的定义,任何原子钟在确定起始历元后,都可以提供原子时。由各实验室用足够精确的铯原子钟导出的原子时称为地方原子时。
TAI的起点是这样规定的:取1958年1月1日0时0分0秒世界时(UT)的瞬间作为同年同月同日0时0分0秒TAI。(事后发现,在该瞬间原子时与世界时的时刻之差为0.0039秒。这一差值就作为历史事实而保留下来。)
在确定原子时起点之后,由于地球自转速度不均匀,世界时与原子时之间的时差便逐年积累。由于世界时存在不均匀性和历书时的测定精度低,自1967年起,原子时已取代历书时作为基本的时间计量系统。
 
国际原子时:针对某些元素的原子能级跃迁频率有极高的稳定性,可采用基于铯原子(Cs 132.9)的能级跃迁原子秒作为时标。TAI是1971年由国际时间局建立,后改为国际计量局(BIPM)的时间部门在维持,根据全球约60个实验室中的大约240台自由运转的原子钟提供的数据进行处理,得出“国际时间标准”称为国际原子时。
全世界大约有20多个国家的不同实验室分别建立了各自独立的地方原子时。国际时间根据比较、综合世界各地原子钟数据,最后确定的原子时,称为国际原子时,简称TAI
早期原子时间尺度由石英时钟组成,频率由单个原子钟校准:原子钟不是连续运转的。原子计时服务于1955年在英国国家物理实验室(NPL)的第一个铯原子钟开始实验。“格林尼治原子”(GA)的规模始于1955年的皇家格林威治天文台。1955年7月,国际时间局(BIH)开始使用当地的铯钟,并使用VLF无线电信号的相位对遥远的时钟进行比较。

时间计量标准的发展

20世纪50年代之前,标准时间的测量和定义是以天体测量的观测结果为基础的,这就是以地球自转周期为基础的世界时(Universal Time,UT),因此一直以来标准时间的产生和保持(Timekeeping,也称为守时)由天文台站负责。每当整点钟时,正在收听广播的收音机便会播出“嘟、嘟……”的响声,人们以此校对自己的钟表的快慢。广播里播报的“正确时间”实际上就是来自天文台的精密时钟。那么天文台又是怎样知道这些精确的时间呢?
我们知道,地球每天自转一周,因此,天上的星星每天东升西落一次。如果把天球(假想出的一个与地球具有相同的圆心和自转轴,半径无限大的球)当作一个大钟,那么天上的星就好比钟面上表示钟点的数字。星的位置天文学家已经很精确地测定过,也就是说这只天然钟面上的钟点数是很精确地知道的。天文学家的望远镜就像是钟面上的指针。在我们日常用的钟上,是指针转而钟面不动,而在这里则是“指针”不动,“钟面”在转动。当相应的星对准望远镜时,天文学家就能知道准确的时间,并用这个时间去校正天文台的钟,然后在每天的一定时间(例如整点时)通过电台等广播出去。
这种基于天体测量的天文时间在人类历史中曾经发挥了巨大的作用。然而,由于天体运动的周期并非完全稳定,因此测量的精度有限,而且观测周期过长、不便使用,不能满足现代科学技术高速发展的需要。所以在20世纪50年代以后,它逐步被以量子物理学为基础的原子时间频率标准所代替。建立在量子物理学基础上的铯原子时间标准诞生于1955年。原子时秒长的定义是:铯133原子基态的两个超精细能级间在零磁场下跃迁辐射周期 9,192,631,770倍所持续的时间。1967年第十三届国际计量委员会决定,把在海平面上实现的上述原子时秒,规定为国际单位制时间单位。从此,时间计量标准便正式由天文学的宏观领域过渡到了物理学的微观领域。


GMT(Greenwich Mean Time)格林尼治平时:
由于地球轨道并非圆形,其运行速度又随着地球与太阳的距离改变而出现变化,因此视太阳时欠缺均匀性。视太阳日的长度同时亦受到地球自转轴相对轨道面的倾斜度所影响。为着要纠正上述的不均匀性,天文学家计算地球非圆形轨迹与极轴倾斜对视太阳时的效应平太阳时就是指经修订后的视太阳时在格林尼治子午线上的平太阳时称为世界时(UT0),又叫格林尼治平时(GMT)

另外还有CET(Central European Time)欧洲中部时间是比世界标准时间(UTC)早一个小时的时区名称之一。它被大部分欧洲国家和部分北非国家采用。冬季时间为UTC 1,夏季欧洲夏令时为UTC 2

CEST(Central European Summer Time)欧洲中部夏令时间比世界标准时间(UTC)早两个小时的时区名称之一。它被大部分欧洲国家和部分北非国家在夏天采用(UTC 2),冬季这些国家使用欧洲中部时间(UTC 1)

CST

CST却同时可以代表如下 4 个不同的时区:

Central Standard Time (USA) UTC-6:00

Central Standard Time (Australia) UTC 9:30
China Standard Time UTC 8:00
Cuba Standard Time UTC-4:00 
可见,CST可以同时表示美国,澳大利亚,中国,古巴四个国家的标准时间。 也就是说,这个需要根据使用的场景来确定使用的是哪个时区。

时区在线转换工具网站  http://www.timebie.com/timezone/centraleuropeansummerbeijing.php

 


IERS(International Earth Rotation Service)国际地球自转服务局:

官网 https://www.iers.org

IERS的主要目标是通过提供国际陆空参考系统的入口来为天文学、测地学和地球物理学的研究团体服务。
The primary objectives of the IERS are to serve the astronomical, geodetic and geophysical communities by providing access to international terrestrial and celestial reference systems.
 
IERS于1988年由国际大地测量学和地球物理学联合会(International Union of Geodesy and Geophysics)与国际天文学联合会(International Astronomical Union,缩写为IAU)共同建立,用以取代国际时间局(BIH)的地球自转部分和原有的国际极移服务(IPMS)。综合全球各个新技术观测处理中心的结果开展地球定向参数服务,建立协议天球和地球参考系的国际机构,设于巴黎。
运用甚长基线干涉测量、月球激光测距、人造卫星激光测距和导航星全球定位系统等空间测地观测资料,处理和确定世界时、地极坐标、地球参考系和天球参考系等。定期出版周报、月报、年报和技术报告等刊物,供天文、大地测量和地球物理等工作使用。
 

BIH国际时间局:

国际时间局 Bureau International de l\’Heure( International Time Bureau),国际性的时间服务机构[1] 。1912年10月在巴黎由法国经度局组织的国际会议上提议成立,后来它的工作受到第一次世界大战的影响未能展开。直到1919年国际天文学联合会成立后,才由国际天文学联合会主持国际时间局的工作。1922年开始活动,总部设于巴黎。其主要任务是:收集和处理世界上各天文台的测时测纬结果,提供精确的世界时和地极坐标值;主持天文台的国际经度联测,提出其经度采用值;收集和处理全世界原子钟的比对和时号发播资料,提供国际原子时和协调世界时的各种资料;建立并维持一个全球自洽和稳定的参考坐标系;开展关于世界时和极移测量和处理以及地球自转理论的研究等。它通过定期出版各种报告向全世界发播资料。1988年起改组,它的业务活动分别由BIPM国际计量局和IERS国际地球自转服务局承担 。
自1929年到1965年,由巴黎天文台台长任国际时间局的当然局长。1965年后,由国际天文学联合会、国际大地测量和地球物理联合会等五个机构联合组成国际时间局的指导机构,局长不再由巴黎天文台台长担任。
 
The International Time Bureau (French: Bureau International de l\’Heure, abbreviated BIH) seated at the Paris Observatory, was the international bureau responsible for combining different measurements of Universal Time. The bureau also played an important role in the research of time keeping. In 1987 the responsibilities of the bureau were taken over by the International Bureau of Weights and Measures (BIPM) and the International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS).

The creation of the BIH was decided upon during the 1912 Conférence internationale de l\’heure radiotélégraphique. The following year an attempt was made to regulate the international status of the bureau through the creation of an international convention. However, the convention wasn\’t ratified by its member countries due to the outbreak of World War I. In 1919, after the war, it was decided upon to make the bureau the executive body of the International Commission of Time, one of the commissions of the then newly founded International Astronomical Union (IAU).

From 1956 until 1987 the BIH was part of the Federation of Astronomical and Geophysical Data Analysis Services (FAGS). In 1987 the bureau\’s tasks of combining different measurements of Universal Time were taken over by the BIPM. Its tasks related to the correction of time with respect to the celestial reference frame and the earth\’s rotation were taken over by the IERS.

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