协调的通用时间
协调的通用时间或UTC是世界调节时钟和时间的主要时间标准。它在0°经度的平均太阳能时间(例如UT1 )的大约一秒钟内(在IERS参考子午线作为当前使用的Prime Meridian ),并且未通过日光节省时间进行调整。这实际上是格林威治平均时间(GMT)的继任者。
1960年1月1日,世界各地的时间和频率传输协调开始。UTC于1963年首次正式通过作为CCIR推荐374,标准频率和时间信号排放,但UTC的正式缩写和正式的英语英语名称直到1967年,协调的通用时间(以及法国同等时期)才被采用。
该系统已经进行了多次调整,包括短暂的一段时间,在此期间,时间协调无线电信号在1970年采用了新的UTC并于1972年实施。简化未来的调整。该CCIR建议460英寸指出,(a)载体频率和时间间隔应保持恒定,并应与Si second的定义相对应;(b)必要时,应完全1 s,以维持与通用的近似协议时间(UT )和(c)标准信号应包含有关UTC和UT之间的差异的信息。”
权重和措施的大会通过了一项决议来改变UTC,该决议将通过一个新系统消除到2035年的LEAP秒。
UTC的当前版本由国际电信联盟建议(ITU-R TF.460-6),标准频率和时间信号排放定义,并基于国际原子时间(TAI),并以不规则的间隔添加了LEAP秒补偿通过地球旋转测得的TAI和时间之间的累积差异。将LEAP秒插入必要时,以在通用时间的UT1变体的0.9秒内保持UTC。有关迄今为止插入的LEAP秒数,请参见“当前的LEAP秒数”部分。
词源
UTC是官方的协调通用时间缩写。这种缩写是由于国际电信联盟和国际天文联盟的结果是,希望在所有语言中使用相同的缩写。出现的折衷是UTC ,它符合通用时间(UT0,UT1,UT2,UT1R等)变体缩写的模式。
麦卡锡描述了缩写的起源:
1967年,CCIR采用了协调的通用时间和Temps Universel Coordonne的英语和法语名称,并使用首字母缩写UTC使用两种语言。 1967年第13届大会的IAU委员会第4和31号决议批准了“协调的通用时间(UTC)”这个名称(Trans。Iau,1968)。
用途
世界各地的时区使用UTC的正面或负偏移表示,如UTC偏移的时区列表中。
最西端的时区使用UTC -12 ,落后于UTC十二小时。最东端的时区使用UTC+14 ,比UTC提前十四小时。 1995年,基里巴蒂( Kiribati )岛国将其在线岛的环礁的环礁从UTC -10转移到UTC+14 ,以便基里巴蒂(Kiribati)都在同一天。
UTC用于许多互联网和万维网标准。网络时间协议(NTP)旨在通过Internet同步计算机的时钟,从UTC系统传输时间信息。如果只需要毫秒精度,客户可以从许多官方的Internet UTC服务器中获取当前的UTC。对于子微秒精度,客户可以从卫星信号中获得时间。
UTC也是航空中使用的时间标准,例如飞行计划和空中交通管制。在这种情况下,通常将其称为Zulu时间,如下所述。天气预报和地图都使用UTC来避免时区和夏令时的混乱。国际空间站还将UTC用作时间标准。
业余无线电运营商经常安排在UTC中的无线电联系,因为可以在许多时区域中拾取某些频率的传输。
机制
UTC将时间分为几天,小时,分钟和秒。通常使用Gregorian日历来确定天数,但也可以使用Julian Day号码。每天包含24小时,每小时包含60分钟。一分钟内的秒数通常为60,但偶尔的leap第二,可能是61或59。因此,在UTC时间尺度上,第二个和所有较小的时间单元(毫秒,微秒等)持续持续时间,但是分钟和所有较大的时间单元(小时,日,每周等)都是可变的持续时间。至少在国际地球旋转和参考系统服务制作的“公告C”中,至少宣布了至少六个月的时间宣布引入LEAP的决定。由于地球旋转的不可预测率,无法预测的秒数无法提前预测。
几乎所有的UTC天都包含86,400 Si秒,每分钟恰好60秒。 UTC在0°经度的平均太阳能时间的一秒钟内约一秒钟,因此,由于平均太阳日略长于86,400 Si秒,因此UTC日的最后一分钟有时会调整为61秒。额外的第二个称为leap秒。自从上次LEAP第二次以来,它占所有平均太阳日的额外总长度的巨大总长度(大约2毫秒)。 UTC日的最后一分钟被允许包含59秒,以覆盖地球旋转速度更快的偏远可能性,但这尚未必要。不规则的白天长度意味着分数朱利安天与UTC无法正常工作。
自1972年以来,UTC是通过从国际原子时间(TAI)中减去累积的LEAP秒来计算的,国际原子时间(TAI)是一个坐标时间尺度,跟踪地球旋转表面上的名义适当时间( Geoid ) 。为了保持与UT1的近似值,UTC偶尔会有不连续性从TAI的一个线性函数变为另一个线性。这些不连续性采用了不规则长度的UTC日实施的LEAP秒形式。 UTC的不连续性仅在6月底或12月底发生。但是,他们有规定在3月底和9月底进行,以及第二个偏好。国际地球旋转和参考系统服务(IERS)跟踪并发布UTC和通用时间之间的差异, DUT1 = UT1 -UTC,并将不连续性引入UTC中,以将DUT1保持在间隔(-0.9 s,+0.9 s)中。
与TAI一样,UTC仅回顾起最高精度。需要实时近似值的用户必须从时间实验室获得它,该实验室使用GPS或无线电时间信号等技术来传播近似值。这样的近似值被指定为UTC( k ),其中k是时间实验室的缩写。事件时间可以暂时记录这些近似值之一;以后的更正可以使用国际重量和措施局(BIPM)每月发布规范TAI/UTC与TAI/UTC( K )/UTC( K )之间的差异表每月发布,这是通过参与实验室实时估计的。 (有关详细信息,请参见有关国际原子时间的文章。)
由于时间膨胀,标准时钟不在地质上或快速运动,不会与UTC保持同步性。因此,在需要时在诸如航天器之类的位置时,使用已知与地质有关的时钟的遥测来提供UTC。
如果不咨询表格在此间隔期间发生了多少秒秒钟,就不可能计算两个UTC时间戳之间经过的确切时间间隔。通过扩展,不可能计算未来结束的时间间隔的精确持续时间,并且可能包含一个未知数的LEAP秒数(例如,“ NOW”和2099-12-31之间的TAI秒数:59:59)。因此,许多需要精确测量长期(多年)间隔的科学应用,而是使用TAI。 TAI也通常由无法处理LEAP秒的系统使用。 GPS时间总是落后于TAI的19秒(两个系统都受UTC中引入的LEAP秒的影响)。
时区
时区通常定义为与UTC的不同小时数不同,尽管如果需要下一秒的准确性,则必须咨询每个司法管辖区的法律。几个司法管辖区已经建立了时区,这些时区因与UT1或UTC的半小时或四分之一小时的奇数不同。
特定时区的当前民用时间可以通过添加或减去UTC偏移指定的小时数和分钟数来确定,UTC偏移量的范围从西部的UTC -12:00到东部的UTC+14:00 (请参阅列表) UTC偏移)。
使用UTC的时区有时表示UTC±00:00或通过字母z表示,这是对等效航海时区(GMT)的引用,该时区(GMT)自1950年以来被Z表示。字母和格林威治时区以Z为标记,因为它是原产地。该字母还指零时的“区域描述”,该小时自1920年以来一直使用(请参阅时区历史记录)。由于北约语音字母为Z是“ Zulu”,因此UTC有时被称为“ Zulu Time”。在航空中尤其如此,其中“ Zulu”是通用标准。这样可以确保所有飞行员,无论位置如何,都使用相同的24小时时钟,从而避免在时区之间飞行时混淆。在格林威治以外的合格时区中,请参阅除Z以外使用的信件的军事时区列表。
在仅允许使用地图或城市名称配置时区域的电子设备上,可以通过在冰岛选择加纳的阿克拉或雷克雅未克等城市进行间接选择UTC,因为它们始终在UTC上,并且目前不使用日光省的时间(格林威治和伦敦这样做,因此可能是错误的根源)。
夏令时节省时间
UTC不会随着季节的变化而改变,但是如果当地时间或民用时间可能会改变时区管辖区遵守夏令时(夏季时间)。例如,在冬季,美国东海岸的当地时间落后UTC五个小时,但是在那里观察到夏令时落后四个小时。
历史
1928年,国际天文学联盟引入了通用时间( UT )一词,指的是GMT,一天开始于午夜。直到1950年代,广播时间信号一直基于UT,因此基于地球的旋转。
1955年,发明了剖腹产。这提供了一种计时形式,比天文观察更稳定,更方便。 1956年,美国国家标准局和美国海军天文台开始发展原子频率时间尺度。到1959年,使用这些时间尺度来生成WWV时间信号,该信号以广播它们的短波广播电台命名。 1960年,美国海军天文台,皇家格林威治天文台和英国国家物理实验室协调了无线电广播,以便时间步骤和频率变化协调,因此随之而来的时间尺度非正式地称为“协调的通用时间” 。
在一个有争议的决定中,最初设定了信号的频率以匹配UT的速率,但通过使用原子时钟和故意允许从UT散开的频率保持相同的频率。当差异显著增长时,信号会相移(步进)20 ms ,以使其与UT达成一致。 1960年之前使用了29个这样的步骤。
1958年,数据发布了数据,将新建立的剖宫产过渡的频率与埃弗默里斯第二。埃弗米尔人的第二是时间系统中的一个单位,当用作行动定律中的独立变量,该变量负责太阳系中行星和卫星的运动,则可以使运动定律准确地预测观察到的位置太阳系主体。在可观察到的精度的范围内,阵地秒的长度是恒定的,原子秒也是如此。该出版物允许选择一个与天体运动定律一致的原子秒长度的值。
1961年,国际局国际局开始在国际上协调UTC进程(但该名称为普遍的时代配位,直到1967年才由国际天文联盟正式采用)。从那时起,每隔几个月就有时间步骤,并且每年年底发生频率变化。跳跃的大小增加到0.1秒。该UTC旨在允许与UT2的近似值非常接近。
1967年, SI第二次通过剖腹时钟提供的频率重新定义。如此定义的第二个长度实际上等于埃弗米斯时间的第二个。这是自1958年以来在TAI临时使用的频率。很快就决定,具有不同长度的两种类型的第二类,即UTC第二和TAI中使用的SI第二次是一个坏主意。人们认为时间信号可以保持一致的频率更好,并且该频率应与Si秒匹配。因此,必须仅依靠时间步骤来维持UT的近似值。这是在一种称为“踩踏原子时间”(SAT)的服务中进行实验性尝试的,该服务以与TAI相同的速度勾选,并使用0.2秒的跳跃与UT2保持同步。
对UTC(和SAT)的频繁跳跃也不满意。 1968年,剖腹产的发明者路易斯·埃森(Louis Essen)和GMR Winkler都独立地提出,步骤仅应为1秒。最终,该系统得到了批准,以及维持与TAI第二相等的UTC次数的想法。在1971年底,最终的不规则跳跃恰好是0.107758 tai秒,这使得1958 - 1971年在UTC或TAI的所有小时步骤和频移的总数恰好十秒钟,因此1972年1月1日00:00 : 00 UTC是1972年1月1日00:00:10 Tai ,此后数秒。同时,UTC的刻度率更改为完全匹配TAI。 UTC还开始跟踪UT1而不是UT2。某些时间信号开始广播DUT1校正(UT1 -UTC),用于需要与现在提供的UTC更接近UT1的应用。
当前的leap秒
第一次飞跃第二次发生在1972年6月30日。从那时起,leap秒平均每19个月发生一次,始终在6月30日或12月31日。截至2022年7月,总共有27秒,全部积极,落后于TAI 37秒。
理由
由于潮汐减速,地球的旋转速度非常缓慢。这增加了平均太阳日的长度。 Si Six的长度根据埃弗米斯时间的第二个时间进行了校准,现在可以看到与西蒙·纽科姆(Simon Newcomb)分析,与1750年至1892年之间观察到的平均太阳日有关系。结果,Si第二接近 19世纪中叶平均太阳日的1/86400 。在早期的几个世纪中,平均太阳日短于86,400 Si秒,而在最近几个世纪中,它的时间超过86,400秒。在20世纪末,平均太阳日的长度(也称为“一天的长度”或“ LOD”)约为86,400.0013 s。因此,UT现在比TAI“慢”(或“过量” LOD)/天的差异(或“过量” LOD)。
随着时间的推移,超过86,400 s的LOD过量会累积,导致UTC日,最初与平均太阳同步,变得不同步并在其前面运行。在20世纪末,LOD高于标称价值的LOD,UTC每天的运行速度高于UT的速度比UT的速度快1.3毫秒,大约每800天提前一秒钟。因此,将LEAP秒插入大约此间隔,从而使UTC长期保持同步。实际旋转周期在不可预测的因素(例如构造运动)上有所不同,必须观察到而不是计算。
正如每四年添加一次leap一天并不意味着一年每四年越来越长的一天,每800天插入一次leap秒,并不表明平均太阳日每800天增加每一秒钟。平均太阳日将花费大约50,000年的时间才能将一秒钟的时间延长(以每一世纪的2毫秒的速度)。此速率在1.7–2.3 ms/cy的范围内波动。虽然仅由于潮汐摩擦而引起的速率约为2.3 ms/cy,但自上一个冰河时代以来,加拿大和斯堪的纳维亚半岛的升高速度增加了几米,在过去的2700年中,这将其暂时降低到1.7 ms/cy。因此,leap秒的正确原因不是实际和名义上的LOD之间的当前差异,而是在一段时间内的这种差异的积累:在20世纪末,这种差异约为a的1/800每天第二次;因此,大约800天后,它积累到1秒钟(然后添加第二秒)。
在上面的DUT1图中,标称86,400 s以上的LOD过量对应于垂直段之间图的向下斜率。 (在1980年代,2000年代和2010年代末至2020年代,由于地球旋转的略有加速度暂时缩短了一天。引入秒以匹配此累积差异。 leap秒钟是定时将DUT1保持在相邻图所示的垂直范围内的时间。因此,LEAP秒的频率对应于对角线图段的斜率,因此对应于多余的LOD。斜率逆转方向(向上倾斜,而不是垂直段)的时间段是多余的LOD为负的时间,即LOD低于86,400 s的时间。
未来
随着地球的旋转继续缓慢,将更频繁地需要积极的leap秒。 LOD的长期变化率约为每一世纪+1.7毫秒。在21世纪末,LOD将大约为86,400.004 s,每250天需要leap秒。在几个世纪以来,LEAP秒的频率将成为问题。从2019年6月左右开始看到UT1 - UTC值的趋势发生变化,而不是放慢速度(leap秒以保持UT1和UTC之间的差异少于0.9秒),地球的旋转加剧了,导致了这种差异增加。如果趋势持续下去,则可能需要一个负LEAP第二,这之前尚未使用。直到2025年,这可能不需要。
在22世纪的某个时间,每年将需要两秒钟。当前仅在6月和12月允许LEAP秒的做法将不足以保持小于1秒的差异,并且可以决定在3月和9月引入LEAP秒。在25世纪,预计每年需要四秒钟,因此当前的季度选择不足。
2001年4月,国家光学天文学天文台的罗布·西曼(Rob Seaman)提出,允许每月添加LEAP几秒钟,而不是每年两次。
在2022年,关于重量和措施重新定义UTC和废除leap秒的措施的大会通过了一项决议,但要保持民事第二次恒定并等于SI秒,以便圣迪亚尔人会逐渐越来越多地与民事时代越来越远。 。 LEAP秒将在2035年消除。该分辨率不会打破UTC和UT1之间的连接,而是增加了最大允许差异。最大差异的详细信息以及如何实施校正将来进行讨论。这将导致太阳的运动相对于民用时代的转变,随着时间的流逝,差异二次增加(即与经过几个世纪的平方成正比)。这类似于季节相对于日历年所产生的年度日历的转变,这与热带年长度不符。这将是民事计时的变化,起初会产生缓慢的影响,但在几个世纪以来变得剧烈。 UTC(和TAI)将越来越领先于UT;它将与当地的平均时间相吻合,沿着一个子午线向东移动越来越快。因此,时间系统将基于IERS子午线失去与地理坐标的固定连接。 UTC和UT之间的差异将达到2600年后的0.5小时和4600左右的6.5小时。
ITU -R研究第7组和工党7A无法就是否将提案提高到2012年的公民通信大会而达成共识;研究小组第7组主席选择将问题推进2012年的广播集会(2012年1月20日),但对该提案的考虑已由ITU推迟到2015年的世界广播会议。这次会议又考虑了问题,考虑了问题,反过来考虑了问题,反过来考虑了问题。但是没有达成永久决定。它只选择进一步研究,以重新考虑2023年。
leap第二的拟议替代方案是leap小时或leap minute,每隔几个世纪就需要一次变化一次。
2023年ITU World Radiocommunication会议(WRC-23),该会议于11月20日至2023年12月15日在迪拜(阿拉伯联合酋长国)举行,正式认可了第27 cgpm(2022)的第4号决议,该决议决定了差异的最大价值( ut1-utc)将在2035年或之前增加。