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協調世界時(英語:Coordinated Universal Time,法語:Temps Universel Coordonné,簡稱UTC)是最主要的世界時間標準,其以原子時秒長為基礎,在時刻上儘量接近于格林威治標準時間。中華民國(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)稱之為世界協調時間。中華人民共和國採用ISO 8601:2000的國家標準GB/T 7408-2005《數據元和交換格式 信息交換 日期和時間表示法》中亦稱之為協調世界時。

協調世界時是世界上調節時鐘和時間的主要時間標準,它與0度經線的平太陽時相差不超過1秒,並不遵守夏令時。協調世界時是最接近格林威治標準時間(GMT)[1]的幾個替代時間系統之一。對於大多數用途來說,UTC時間被認為能與GMT時間互換,但GMT時間已不再被科學界所確定。

協調世界時(UTC)正式形成於1963年國際無線電諮詢委員會的374號建議中,該建議由多國時間實驗室共同提出。人們對該時間系統進行過數次調整,直到1972年引入了閏秒機制,調整工作得以簡化。也有很多人提議用一個沒有閏秒的時間系統來替換掉協調世界時,但目前尚未就此達成一致。

現行的協調世界時根據國際電信聯盟的建議《Standard-frequency and time-signal emissions》(ITU-R TF.460-6)所確定。UTC基於國際原子時,並通過不規則的加入閏秒來抵消地球自轉變慢的影響。閏秒在必要的時候會被插入到UTC中,以保證協調世界時(UTC)與世界時(UT1)相差不超過0.9秒。

縮寫

協調世界時的縮寫為UTC。國際電信聯盟希望協調世界時能夠在所有語言有單一的縮寫。英語法語區的人同時希望各自的語言縮寫-CUT和TUC能夠成為國際標準,結果最後妥協使用UTC,這個縮寫跟從世界時變種(UT0、UT1、UT2、UT1R等等)的縮寫模式。

機理

協調世界時把時間分為天、小時、分鐘和秒。通常,天是使用格里曆(公曆)定義的,但也能使用儒略日。每天包含24小時,每小時包含60分鐘。一分鐘通常有60秒,但加入了隨機的閏秒後,一分鐘可能是61秒或59秒。因此,在UTC系統的時間尺度中,秒和比秒小的單位(毫秒、微秒等)其長度是固定的,但是對於分鐘和比分還大的單位(小時、天、周等),其長度是可變的。國際地球自轉服務組織(IERS)做出插入閏秒的決定,並至少在加入前6個月發布在該組織的「公告C」中 。閏秒是無法提前很早預知的,因為地球的自轉速率是不可預測的。

幾乎所有的UTC天都包含 86,400 SI秒,即每分鐘正好有60秒。然而,由於一個平太陽日比86,400 SI秒稍微長一些,偶爾會有一個UTC天的最後一分鐘被調整為61秒。多出的這一秒被稱為閏秒,它體現了上一閏秒後比平太陽日多出來的全部時長(大約每天2毫秒)。一個UTC天的最後一分鐘也可以是59秒,以此來適應地球自轉得更快的情況,但是這樣的可能性很小,至今還沒有出現過。UTC天的長度不規則意味着帶小數的儒略日和UTC時間不能很好的對應。

為了保證協調世界時很接近世界時UT1,UTC從基於TAI的線性方程轉變成另一方程時,偶爾會出現不連續點。這些不連續點以閏秒的形式體現出來,這些不連續點就是造成了UTC天的長度不規則的閏秒。IERS規定不連續點僅出現在6月或12月底,但也有規定將3月或者9月作為備選 。國際地球自轉服務組織(IERS)跟蹤並公布UTC時間和世界時的差別,即DUT1 = UT1 - UTC,另外,IERS也負責引入不連續的閏秒來保證它們的時間差DUT1在±0.9秒之間。

由於時間膨脹效應[2],不在大地基準面或者快速運動的的標準時鐘,將不會和UTC時間保持同步。因此,在必要的時候,從大地基準面時鐘有確定關係的時鐘那裡獲取的遙感信號,可以用來提供UTC時間,比如裝在航天器等位置上的時鐘。

如果查詢不到描述兩UTC時刻之間閏秒數量的列表,就不可能計算出這段時間內的精確時差。相應的,計算出一段以未來時刻為終點的時間間隔的時差也是不可能的,因為其中可能包含了數量不定的閏秒(比如,「現在」和「2099-12-31 23:59:59」之間有多少TAI秒)。因此,許多要求長期(多年)高精度測量的科學應用使用TAI來代替UTC時間。TAI也經常被用在不能處理閏秒的系統中。GPS時總是恰好比TAI時落後19秒(TAI時和GPS時都不受UTC中引入的閏秒影響)。

視頻

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參考文獻