协调的通用时间

当前时区

协调的通用时间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。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阿克拉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,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 UTC1972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

图显示了UT1和UTC之间的差异DUT1 (以秒为单位)。垂直段对应于LEAP秒。

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a1/800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。

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