天文学教程：原子时和协调世界时

1）国际原子时（TAI）

由于原子的能级跃迁所发射的电磁波频率有很高的稳定性和重现性，可用来制成更准确的原子钟。1967年，第十三届国际度量衡大会规定了新的国际制（SI）原子时的秒长为铯（133Cs）原子基态的两个超精细能级之间在零磁场中跃迁辐射9192631770个周期所经历的时间间隔。为了人类活动的方便，原子时沿用世界时的时刻起点，即选定原子时的时刻与1958年1月1日0h的UT相同，即那时刻UT（世界时的时刻）-AT（原子时的时刻）=0。但后来发现，在1958年1月1日0h的UT时刻，UT-AT=＋0.0039s，这一实际差值作为历史事实保留下来。

如同地方平太阳时一样，世界各地的原子钟在确定初始历元后就显示当地的“地方原子时”。不同的地方原子时之间存在差别。人们将各自的地方原子时进行比较，经过归算处理，求出全世界统一的国际原子时（记为TAI），自1972年1月1日正式起用，用无线电时号发播。

2）协调世界时（UTC）

由于地球自转存在变化，世界时有长期变慢的趋势，势必导致世界时的时刻日益落后于原子时，一年内可累积1s左右。为了避免世界时与原子时的过大偏离，1972年起国际上发播的无线电时号采用协调世界时（Coordinated Universal Time，UTC），其时间单位用原子时（SI）秒，而时刻与世界时的偏离保持不超过0.9s，方法是在年中或年末（其次是3月31日和9月30日）跳秒（“闰秒”，增加或减去1s）。例如，2015年6月末和2016年12月末都加1s（正跳秒）。(www.xing528.com)

国际天文学联合会（International Astronomical Union，IAU）还为不同参考系规定了不同坐标时供编制历表之用。根据广义相对论，时间的快慢与局部引力场有关。在太阳系内，由原子时派生两个时间系统：①以地球质心为参照的地球力学时（TT），它与地面原子时（TAI）的计量完全一样，只是因为历史原因，它们的起点有32.184s之差，转换公式为TT=TAI＋32.184s；②以太阳系质心为参照的质心力学时（TDB），它与地球力学时（TT）差别的主要部分的振幅为1.7 ms，周期为一年。

3）时间服务

民用的和科学技术用的准确时间来自天文台的专门时间服务工作。一些天文台有专门仪器观测恒星来测定各种时间，这一工作称为测时，世界时的测时精度达0.001s水平；又有精密的原子钟，根据测时结果来校正钟差，于是可以提供全球统一的正确时刻，这一工作称为守时；用通信设备（电台）把时间信号向使用部门发播，这一工作称为授时。测时、守时、授时三部分工作统称为时间服务工作。例如，我国陕西天文台国际时间服务的成员从1980年始，每天24小时向全世界发播时号，呼号为BPM（短波，频率为5 MHz、10 MHz、15 MHz，精度为1 ms）和BPL（长波，地波精度为1μs，电波精度为10μs）。