協調的通用時間

當前時區

協調的通用時間UTC是世界調節時鐘和時間的主要時間標準。它在0°經度的平均太陽能時間(例如UT1 )的大約一秒鐘內(在IERS參考子午線作為當前使用的Prime Meridian ),並且未通過日光節省時間進行調整。這實際上是格林威治平均時間(GMT)的繼任者。

1960年1月1日,世界各地的時間和頻率傳輸協調開始。UTC於1963年首次正式通過作為CCIR推薦374,標準頻率和時間信號排放,但UTC的正式縮寫和正式的英語英語名稱直到1967年,協調的通用時間(以及法國同等時期)才被採用。

該系統已經進行了多次調整,包括短暫的一段時間,在此期間,時間協調無線電信號在1970年採用了新的UTC並於1972年實施簡化未來的調整。該CCIR建議460英寸指出,(a)載體頻率和時間間隔應保持恆定,並應與Si second的定義相對應;(b)必要時,應完全1 s,以維持與通用的近似協議時間(UT )和(c)標准信號應包含有關UTC和UT之間的差異的信息。”

權重和措施的大會通過了一項決議來改變UTC,該決議將通過一個新系統消除到2035年的LEAP秒。

UTC的當前版本由國際電信聯盟建議(ITU-R TF.460-6),標準頻率和時間信號排放定義,並基於國際原子時間(TAI),並以不規則的間隔添加了LEAP秒補償通過地球旋轉測得的TAI和時間之間的累積差異。將LEAP秒插入必要時,以在通用時間的UT1變體的0.9秒內保持UTC。有關迄今為止插入的LEAP秒數,請參見“當前的LEAP秒數”部分。

詞源

UTC是官方的協調通用時間縮寫。這種縮寫是由於國際電信聯盟國際天文聯盟的結果是,希望在所有語言中使用相同的縮寫。出現的折衷是UTC ,它符合通用時間(UT0,UT1,UT2,UT1R等)變體縮寫的模式。

麥卡錫描述了縮寫的起源:

1967年,CCIR採用了協調的通用時間和Temps Universel Coordonne的英語和法語名稱,並使用首字母縮寫UTC使用兩種語言。 1967年第13屆大會的IAU委員會第4和31號決議批准了“協調的通用時間(UTC)”這個名稱(Trans。Iau,1968)。

用途

世界各地的時區使用UTC的正面或負偏移表示,如UTC偏移的時區列表中。

最西端的時區使用UTC -12 ,落後於UTC十二小時。最東端的時區使用UTC+14 ,比UTC提前十四小時。 1995年,基里巴蒂( Kiribati )島國將其在線島的環礁的環礁從UTC -10轉移到UTC+14 ,以便基里巴蒂(Kiribati)都在同一天。

UTC用於許多互聯網萬維網標準。網絡時間協議(NTP)旨在通過Internet同步計算機的時鐘,從UTC系統傳輸時間信息。如果只需要毫秒精度,客戶可以從許多官方的Internet UTC服務器中獲取當前的UTC。對於子微秒精度,客戶可以從衛星信號中獲得時間。

UTC也是航空中使用的時間標準,例如飛行計劃空中交通管制。在這種情況下,通常將其稱為Zulu時間,如下所述。天氣預報和地圖都使用UTC來避免時區和夏令時的混亂。國際空間站還將UTC用作時間標準。

業餘無線電運營商經常安排在UTC中的無線電聯繫,因為可以在許多時區域中拾取某些頻率的傳輸。

機制

UTC將時間分為幾天,小時,分鐘和。通常使用Gregorian日曆來確定天數,但也可以使用Julian Day號碼。每天包含24小時,每小時包含60分鐘。一分鐘內的秒數通常為60,但偶爾的leap第二,可能是61或59。因此,在UTC時間尺度上,第二個和所有較小的時間單元(毫秒,微秒等)持續持續時間,但是分鐘和所有較大的時間單元(小時,日,每周等)都是可變的持續時間。至少在國際地球旋轉和參考系統服務製作的“公告C”中,至少宣布了至少六個月的時間宣布引入LEAP的決定。由於地球旋轉的不可預測率,無法預測的秒數無法提前預測。

幾乎所有的UTC天都包含86,400 Si秒,每分鐘恰好60秒。 UTC在0°經度平均太陽能時間的一秒鐘內約一秒鐘,因此,由於平均太陽日略長於86,400 Si秒,因此UTC日的最後一分鐘有時會調整為61秒。額外的第二個稱為leap秒。自從上次LEAP第二次以來,它佔所有平均太陽日的額外總長度的巨大總長度(大約2毫秒)。 UTC日的最後一分鐘被允許包含59秒,以覆蓋地球旋轉速度更快的偏遠可能性,但這尚未必要。不規則的白天長度意味著分數朱利安天與UTC無法正常工作。

自1972年以來,UTC是通過從國際原子時間(TAI)中減去累積的LEAP秒來計算的,國際原子時間(TAI)是一個坐標時間尺度,跟踪地球旋轉表面上的名義適當時間Geoid ) 。為了保持與UT1的近似值,UTC偶爾會有不連續性從TAI的一個線性函數變為另一個線性。這些不連續性採用了不規則長度的UTC日實施的LEAP秒形式。 UTC的不連續性僅在6月底或12月底發生。但是,他們有規定在3月底和9月底進行,以及第二個偏好。國際地球旋轉和參考系統服務(IERS)跟踪並發布UTC和通用時間之間的差異, DUT1 = UT1 -UTC,並將不連續性引入UTC中,以將DUT1保持在間隔(-0.9 s,+0.9 s)中。

與TAI一樣,UTC僅回顧起最高精度。需要實時近似值的用戶必須從時間實驗室獲得它,該實驗室使用GPS或無線電時間信號等技術來傳播近似值。這樣的近似值被指定為UTC( k ),其中k是時間實驗室的縮寫。事件時間可以暫時記錄這些近似值之一;以後的更正可以使用國際重量和措施局(BIPM)每月發布規範TAI/UTC與TAI/UTC( K )/UTC( K )之間的差異表每月發布,這是通過參與實驗室實時估計的。 (有關詳細信息,請參見有關國際原子時間的文章。)

由於時間膨脹,標準時鐘不在地質上或快速運動,不會與UTC保持同步性。因此,在需要時在諸如航天器之類的位置時,使用已知與地質有關的時鐘的遙測來提供UTC。

如果不諮詢表格在此間隔期間發生了多少秒秒鐘,就不可能計算兩個UTC時間戳之間經過的確切時間間隔。通過擴展,不可能計算未來結束的時間間隔的精確持續時間,並且可能包含一個未知數的LEAP秒數(例如,“ NOW”和2099-12-31之間的TAI秒數:59:59)。因此,許多需要精確測量長期(多年)間隔的科學應用,而是使用TAI。 TAI也通常由無法處理LEAP秒的系統使用。 GPS時間總是落後於TAI的19秒(兩個系統都受UTC中引入的LEAP秒的影響)。

時區

時區通常定義為與UTC的不同小時數不同,儘管如果需要下一秒的準確性,則必須諮詢每個司法管轄區的法律。幾個司法管轄區已經建立了時區,這些時區因與UT1或UTC的半小時或四分之一小時的奇數不同。

特定時區的當前民用時間可以通過添加或減去UTC偏移指定的小時數和分鐘數來確定,UTC偏移量的範圍從西部的UTC -12:00到東部的UTC+14:00 (請參閱列表) UTC偏移)。

使用UTC的時區有時表示UTC±00:00或通過字母z表示,這是對等效航海時區(GMT)的引用,該時區(GMT)自1950年以來被Z表示。字母和格林威治時區以Z為標記,因為它是原產地。該字母還指零時的“區域描述”,該小時自1920年以來一直使用(請參閱時區歷史記錄)。由於北約語音字母Z是“ Zulu”,因此UTC有時被稱為“ Zulu Time”。在航空中尤其如此,其中“ Zulu”是通用標準。這樣可以確保所有飛行員,無論位置如何,都使用相同的24小時時鐘,從而避免在時區之間飛行時混淆。在格林威治以外的合格時區中,請參閱除Z以外使用的信件的軍事時區列表

在僅允許使用地圖或城市名稱配置時區域的電子設備上,可以通過在冰島選擇加納阿克拉雷克雅未克等城市進行間接選擇UTC,因為它們始終在UTC上,並且目前不使用日光省的時間格林威治倫敦這樣做,因此可能是錯誤的根源)。

夏令時節省時間

UTC不會隨著季節的變化而改變,但是如果當地時間或民用時間可能會改變時區管轄區遵守夏令時(夏季時間)。例如,在冬季,美國東海岸的當地時間落後UTC五個小時,但是在那裡觀察到夏令時落後四個小時。

歷史

1928年,國際天文學聯盟引入了通用時間UT )一詞,指的是GMT,一天開始於午夜。直到1950年代,廣播時間信號一直基於UT,因此基於地球的旋轉。

1955,發明了剖腹產。這提供了一種計時形式,比天文觀察更穩定,更方便。 1956年,美國國家標準局美國海軍天文台開始發展原子頻率時間尺度。到1959年,使用這些時間尺度來生成WWV時間信號,該信號以廣播它們的短波廣播電台命名。 1960年,美國海軍天文台,皇家格林威治天文台和英國國家物理實驗室協調了無線電廣播,以便時間步驟和頻率變化協調,因此隨之而來的時間尺度非正式地稱為“協調的通用時間” 。

在一個有爭議的決定中,最初設定了信號的頻率以匹配UT的速率,但通過使用原子時鐘和故意允許從UT散開的頻率保持相同的頻率。當差異顯著增長時,信號會相移(步進)20 ms ,以使其與UT達成一致。 1960年之前使用了29個這樣的步驟。

1958年,數據發布了數據,將新建立的剖宮產過渡的頻率與埃弗默里斯第二。埃弗米爾人的第二是時間系統中的一個單位,當用作行動定律中的獨立變量,該變量負責太陽系中行星和衛星的運動,則可以使運動定律準確地預測觀察到的位置太陽系主體。在可觀察到的精度的範圍內,陣地秒的長度是恆定的,原子秒也是如此。該出版物允許選擇一個與天體運動定律一致的原子秒長度的值。

1961年,國際局國際局開始在國際上協調UTC進程(但該名稱為普遍的時代配位,直到1967年才由國際天文聯盟正式採用)。從那時起,每隔幾個月就有時間步驟,並且每年年底發生頻率變化。跳躍的大小增加到0.1秒。該UTC旨在允許與UT2的近似值非常接近。

1967年, SI第二次通過剖腹時鐘提供的頻率重新定義。如此定義的第二個長度實際上等於埃弗米斯時間的第二個。這是自1958年以來在TAI臨時使用的頻率。很快就決定,具有不同長度的兩種類型的第二類,即UTC第二和TAI中使用的SI第​​二次是一個壞主意。人們認為時間信號可以保持一致的頻率更好,並且該頻率應與Si秒匹配。因此,必須僅依靠時間步驟來維持UT的近似值。這是在一種稱為“踩踏原子時間”(SAT)的服務中進行實驗性嘗試的,該服務以與TAI相同的速度勾選,並使用0.2秒的跳躍與UT2保持同步。

對UTC(和SAT)的頻繁跳躍也不滿意。 1968年,剖腹產的發明者路易斯·埃森(Louis Essen)和GMR Winkler都獨立地提出,步驟僅應為1秒。最終,該系統得到了批准,以及維持與TAI第二相等的UTC次數的想法。在1971年底,最終的不規則跳躍恰好是0.107758 tai秒,這使得1958 - 1971年在UTC或TAI的所有小時步驟和頻移的總數恰好十秒鐘,因此1972年1月1日00:00 : 00 UTC1972年1月1日00:00:10 Tai ,此後數秒。同時,UTC的刻度率更改為完全匹配TAI。 UTC還開始跟踪UT1而不是UT2。某些時間信號開始廣播DUT1校正(UT1 -UTC),用於需要與現在提供的UTC更接近UT1的應用。

當前的leap秒

第一次飛躍第二次發生在1972年6月30日。從那時起,leap秒平均每19個月發生一次,始終在6月30日或12月31日。截至2022年7月,總共有27秒,全部積極,落後於TAI 37秒。

理由

圖顯示了UT1和UTC之間的差異DUT1 (以秒為單位)。垂直段對應於LEAP秒。

由於潮汐減速,地球的旋轉速度非常緩慢。這增加了平均太陽日的長度。 Si Six的長度根據埃弗米斯時間的第二個時間進行了校準,現在可以看到與西蒙·紐科姆(Simon Newcomb)分析,與1750年至1892年之間觀察到的平均太陽日有關係。結果,Si第二接近 19世紀中葉平均太陽日1/86400 在早期的幾個世紀中,平均太陽日短於86,400 Si秒,而在最近幾個世紀中,它的時間超過86,400秒。在20世紀末,平均太陽日的長度(也稱為“一天的長度”或“ LOD”)約為86,400.0013 s。因此,UT現在比TAI“慢”(或“過量” LOD)/天的差異(或“過量” LOD)。

隨著時間的推移,超過86,400 s的LOD過量會累積,導致UTC日,最初與平均太陽同步,變得不同步並在其前面運行。在20世紀末,LOD高於標稱價值的LOD,UTC每天的運行速度高於UT的速度比UT的速度快1.3毫秒,大約每800天提前一秒鐘。因此,將LEAP秒插入大約此間隔,從而使UTC長期保持同步。實際旋轉週期在不可預測的因素(例如構造運動)上有所不同,必須觀察到而不是計算。

正如每四年添加一次leap一天並不意味著一年每四年越來越長的一天,每800天插入一次leap秒,並不表明平均太陽日每800天增加每一秒鐘。平均太陽日將花費大約50,000年的時間才能將一秒鐘的時間延長(以每一世紀的2毫秒的速度)。此速率在1.7–2.3 ms/cy的範圍內波動。雖然僅由於潮汐摩擦而引起的速率約為2.3 ms/cy,但自上一個冰河時代以來,加拿大和斯堪的納維亞半島升高速度增加了幾米,在過去的2700年中,這將其暫時降低到1.7 ms/cy。因此,leap秒的正確原因不是實際和名義上的LOD之間的當前差異,而是在一段時間內的這種差異的積累:在20世紀末,這種差異約為a1/800每天第二次;因此,大約800天后,它積累到1秒鐘(然後添加第二秒)。

在上面的DUT1圖中,標稱86,400 s以上的LOD過量對應於垂直段之間圖的向下斜率。 (在1980年代,2000年代和2010年代末至2020年代,由於地球旋轉的略有加速度暫時縮短了一天。引入秒以匹配此累積差異。 leap秒鐘是定時將DUT1保持在相鄰圖所示的垂直範圍內的時間。因此,LEAP秒的頻率對應於對角線圖段的斜率,因此對應於多餘的LOD。斜率逆轉方向(向上傾斜,而不是垂直段)的時間段是多餘的LOD為負的時間,即LOD低於86,400 s的時間。

未來

隨著地球的旋轉繼續緩慢,將更頻繁地需要積極的leap秒。 LOD的長期變化率約為每一世紀+1.7毫秒。在21世紀末,LOD將大約為86,400.004 s,每250天需要leap秒。在幾個世紀以來,LEAP秒的頻率將成為問題。從2019年6月左右開始看到UT1 - UTC值的趨勢發生變化,而不是放慢速度(leap秒以保持UT1和UTC之間的差異少於0.9秒),地球的旋轉加劇了,導致了這種差異增加。如果趨勢持續下去,則可能需要一個負LEAP第二,這之前尚未使用。直到2025年,這可能不需要。

在22世紀的某個時間,每年將需要兩秒鐘。當前僅在6月和12月允許LEAP秒的做法將不足以保持小於1秒的差異,並且可以決定在3月和9月引入LEAP秒。在25世紀,預計每年需要四秒鐘,因此當前的季度選擇不足。

2001年4月,國家光學天文學天文台的羅布·西曼(Rob Seaman)提出,允許每月添加LEAP幾秒鐘,而不是每年兩次。

在2022年,關於重量和措施重新定義UTC和廢除leap秒的措施的大會通過了一項決議,但要保持民事第二次恆定並等於SI秒,以便聖迪亞爾人會逐漸越來越多地與民事時代越來越遠。 。 LEAP秒將在2035年消除。該分辨率不會打破UTC和UT1之間的連接,而是增加了最大允許差異。最大差異的詳細信息以及如何實施校正將來進行討論。這將導致太陽的運動相對於民用時代的轉變,隨著時間的流逝,差異二次增加(即與經過幾個世紀的平方成正比)。這類似於季節相對於日曆年所產生的年度日曆的轉變,這與熱帶年長度不符。這將是民事計時的變化,起初會產生緩慢的影響,但在幾個世紀以來變得劇烈。 UTC(和TAI)將越來越領先於UT;它將與當地的平均時間相吻合,沿著一個子午線向東移動越來越快。因此,時間系統將基於IERS子午線失去與地理坐標的固定連接。 UTC和UT之間的差異將達到2600年後的0.5小時和4600左右的6.5小時。

ITU -R研究第7組和工黨7A無法就是否將提案提高到2012年的公民通信大會而達成共識;研究小組第7組主席選擇將問題推進2012年的廣播集會(2012年1月20日),但對該提案的考慮已由ITU推遲到2015年的世界廣播會議。這次會議又考慮了問題,考慮了問題,反過來考慮了問題,反過來考慮了問題。但是沒有達成永久決定。它只選擇進一步研究,以重新考慮2023年。

leap第二的擬議替代方案是leap小時或leap minute,每隔幾個世紀就需要一次變化一次。

2023年ITU World Radiocommunication會議(WRC-23),該會議於11月20日至2023年12月15日在迪拜(阿拉伯聯合酋長國)舉行,正式認可了第27 cgpm(2022)的第4號決議,該決議決定了差異的最大價值( ut1-utc)將在2035年或之前增加。

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