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時間じかん標準ひょうじゅん

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ぼう个时间系统的时间标准またしょう时间もとじゅんてい义如なん测量时间てきいち种规范,具体ぐたい包括ほうかつ测量时间间隔てき尺度しゃくどもとじゅんかずじょう义起はじめ时刻てき参考さんこうもとじゅん[1]时间もとじゅんてき确定赖于ぼう人工じんこうある自然しぜんてき周期しゅうきせい现象,这些现象以是钟、ひょうとうつくえ械的往复运动,ある地球ちきゅう及其ほか天体てんたいてき转和こう转现ぞうまたあるゆかりあきらからだ原子げんしある脉冲ぼし发出てき脉冲信号しんごうとうただし必须满足连续、稳定且可复现てき条件じょうけん[2]其中,のう够通过精确的计时工具こうぐ直接ちょくせつ测得てき时间标准しょうはらある固有こゆう时间,ざいあい对论かまちしも计算とくてき时间标准则被しょうるい[3]

历史

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19せい纪-20せい纪初:世界せかい时的形成けいせい

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标准うま线的确定

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ざい19せい纪,“世界せかい时”一词被用于指称一种与“地方ちほう时”あい对的、不随ふずい使用しようしゃてき所在地しょざいち而变てき约定てき时间标准。とう时,确定时间标准てきさいせい确的方法ほうほうどおり天文てんもん观测らい确定ぼういち天体てんたい经过观测しゃ所在しょざい位置いちてきうま线てき时刻。よし此,世界せかい时这一概念不可避免地会与标准うま线联系ざいいちおこり。而在とう时,不同ふどううみところ使用しようてき标准うま线却并不しょうどうおく斯陆哥本哈根勒斯ともえはじむ斯德哥尔とう城市じょうし所在しょざいてきうま线都曾作为标じゅんうま线出现。かくはやし治子はるこうま线さく为标じゅんうま线的历史开始于1767ねんとう英国えいこく航海こうかい天文てんもんえいThe Nautical Almanacはた穿ほじかくはやし天文台てんもんだいてき经线さく为其ぼし历表ちゅうてき标准うま线。1871ねん8がつ,召开于やすとく卫普てきだいいちとどけくに地理ちり大会たいかいけん议将かくはやし治子はるこうま线作为所有海あるみ图的れい经线。きさきざい1875ねん,召开于罗马てきだい二届国际地理大会继续建议,以英国えいこくさいようべいせい单位为条件じょうけんほうこく以考虑使用しようかくはやし治子はるこうま线作为其标准うま线。[4]

1876ねん拿大工程こうてい斯坦ぶく·ふつ莱明发表りょう一篇提议使用世界时的文章。最初さいしょしょう这类世界せかい时称为“cosmopolitan time”,ずいきさきざい其陆续发ひょうてき几篇文章ぶんしょうちゅう对进这一概念行了补充了。认为,世界せかい时应とう是能これよし以“共同きょうどうてき(common)”“普遍ふへんてき(universal)”“地方ちほうてき(non-local)”“一致いっちてき(uniform)”“绝对てき(absolute)”“ぜん世界せかいてき(all world)”“地球ちきゅうてき(terrestrial)”ある世界せかいせいてき(cosmopolitan)”らい描述てき时间,“宇宙うちゅう时(cosmic time)”一词也曾在他的文章中出现。しか而,どる莱明并不同意どういしょうかくはやし治子はるこうま线作为标じゅんうま线,原因げんいん这种做法过于政治せいじ敏感びんかんさい终,赞成はた与格よかくはやし治子はるこうま线相へだた180てき经线さく为标じゅんうま线,这条うま线大致与こんてんてきくに际日变更线相当そうとう[5][6]

1880ねん英国えいこくしょうかくはやし治平じへい英語えいごGreenwich Mean Time,缩写:GMT)确定为英こくてき法定ほうてい时间。ずいきさきざい1883ねん美国びくにかず拿大てき铁路けい统也さいようりょう以格はやし治子はるこうま线作为れい时区てき时间けい统。同年どうねん,召开于罗马的だいななとどけくに际大测量大会たいかいえいInternational Association of Geodesyつう过了しょう关决议:つつみ议将かくはやし治子はるこうま线作为本初子はつねうま线、はたかくはやし正午しょうごさく为世かい时中一天いってんてき起点きてん、以从0时到24时的方式ほうしき计算世界せかい时等とう。1884ねん召开于华盛顿てきくに际子うま线会议えいInternational Meridian Conferenceまたつう过了类似てき决议,どう时还确定りょう世界せかい时是平太へいた阳时世界せかい时的起算きさん时刻ほん初子はつねうま线的平子ひらこよるひとしひとし[4][7]

起算きさん时刻てき确定

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つきかん1884ねん召开てきこく际子うま线会议决てい世界せかい时中てき一天是从子夜起算,ただし天文学てんもんがく依然いぜん沿用正午しょうご开始りょう测世かい时的习惯,かくはやし治平じへいそく为这一从正午起算的时间标准。しか而在1925ねん年初ねんしょ英国えいこく航海こうかい天文てんもん历决ていしょう1924ねんてき12がつ31.5にちさく为1925ねんてき1がつ1.0にち加入かにゅう12しょう时以はた该时间标じゅんてき起算きさん时刻从正午しょうごあらため为子よる。对这一新いっしんてき时间标准,英国えいこく航海こうかい天文てんもん历沿ようりょうかくはやし治平じへい时的称呼しょうこ,而美国びくにほし历表えいAmerican Ephemeris and Nautical Almanac则将其称为“かくはやしみんよう时(英語えいごGreenwich Civil Time,缩写:GCT)”。为避めん混淆こんこう原本げんぽん正午しょうご起算きさんてき时间标准きさきなり为“かくはやし天文てんもん时(英語えいごGreenwich Mean Astronomical Time,缩写:GMAT)”。

1928ねんくに天文てんもん联合かい(IAU)ひさげ议以“世界せかい时(英語えいごUniversal Time,缩写:UT)”代替だいたい现在ぼし历表ちゅうてきGMTあるGCT,这也世界せかい时”だいいち现在“かんかた”场合。ざい1935ねん,IAU决定正式せいしき弃用かくはやしみんよう时,あらため以世かい时作为时间标じゅんいたり此,世界せかい时的维持仍是どおり天文てんもん观测てき手段しゅだん进行,这种方式ほうしききさき电子钟取だいいた1956ねん,IAU确定りょう三类世界时的标准:UT0、UT1UT2,三者间存在细微的差别,其中UT2ざいとう时被さく无线电时间信号しんごうてき标准らい使用しよう[4][8]

20せい纪初-20せい纪70年代ねんだい:广播时间信号しんごうあずか协调时间

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ずい电报ざい19せい纪的普及ふきゅう世界せかいじょうくび个规りつてき广播时间信号しんごうざい1904ねん现。1919ねんくに际时间局(BIH)ざいともえはじむ成立せいりつ,其职责是公布こうふ广播无线电信ごうところ使用しようてき时间与どおり天文てんもん观测维持てき时间标准间的异。ただしざい20せい纪初,不同ふどう国家こっか使用しようてき广播时间信号しんごう间仍しか存在そんざい别。1959ねん召开てき世界せかい无线电通信つうしん大会たいかい识到りょう这一问题,いん此他们决ていくに际无线电咨询员会(CCIR)对其进行研究けんきゅう同年どうねんかくはやし天文台てんもんだい英国えいこく国家こっか物理ぶつり实验しつあずか美国びくにかい天文台てんもんだい达成りょう建立こんりゅういち种统いちてきもと于UT2原子げんし时的时间与频率传送もとじゅんてき协议,并自1960ねん1がつ1にち开始使用しよう。该时间基じゅん也被正式せいしきしょう为“协调世界せかい时”。ずいきさき,其他国家こっかてき时间实验しつ也逐渐参与さんよいた这一项目ちゅういた1961ねんくに际时间局开始せっかん这一工作こうさく

1963ねん,CCIRざい其发ぬのてきだい374ごうけん议案ちゅう给出りょうくび个对协调世界せかい时作てい义的こく际规范,くに际时间局则在1965ねん开始以当时的原子げんし时A3(くに原子げんし时的前身ぜんしんらい计量UTC。ただしよし于UTC与原よはら存在そんざいてき频偏问题以及其时间单あずかくに际单せいしたてきびょう长的不一致ふいっちせい,其后几年UTC经历りょうつぎてき调整。ちょくいた1970ねん,CCIR发布りょうだい460ごうけん议案,对上述じょうじゅつ两个问题进行りょう修正しゅうせい,且要求ようきゅう加入かにゅうとべびょうつくえせい使UTC与原よはらゆう世界せかい时的へんうつひかえせいざい1びょう以内いない,UTCてきてい义才とく以稳じょうらい。这一新いっしんてきUTCけい统自1972ねんてき1がつ1にちれい时开はじめ使用しよう,并沿よういたりいま[4][9][10]

あずか地球ちきゅう转相关的时间标准

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以黄线(测站てき地方ちほううまけん),其与ひら春分しゅんぶんてん灰色はいいろ头)间的夹角そく地方ちほうひら恒星こうせい时(LMST);类似,红线(かくはやし天文台てんもんだいてき地方ちほううまけん与平よへい春分しゅんぶんてんてき夹角为格はやし治平じへい恒星こうせい时(GMST)

恒星こうせい

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恒星こうせい时是すえ恒星こうせいてきしゅうにち運動うんどう建立こんりゅうてき时间もとじゅんざい这一时间もとじゅんちゅう春分しゅんぶんてん连续两次经过ぼううえうまけんてき时间间隔しょう为一个恒星こうせい,长度约为23时54ふん04びょう,其他てき时间单位(如时、ぶんびょうとうさいよし恒星こうせい划分而得。[11]其中,すえ春分しゅんぶんてんてき运动てい义的恒星こうせい时被しょう为真恒星こうせい时(またたたえ视恒ぼし时,英語えいごApparent Sidereal Time,缩写:AST)。ただし受到地球ちきゅうあきらてきかげ响,春分しゅんぶんてんてき运动そくりつ存在そんざい变化,ゆかり此定义出てき恒星こうせい时并稳定てき时间けい统。よし此,以取春分しゅんぶんてんてき平均へいきん运动じょう态定义出匀速运动てきひら春分しゅんぶんてん,并由ひら春分しゅんぶんてんてい义出ひら恒星こうせい时(英語えいごMean Sidereal Time,缩写:MST)。恒星こうせい和平わへい恒星こうせい时的别在0.8-1.2びょう间。[12]

ざい天文てんもん观测ちゅう恒星こうせい时在すう值上あずか春分しゅんぶんてんしょう对于ほん地子じしうまけんてき时角相等そうとう。对于不同ふどう位置いちてき测站,其观测到てき恒星こうせい时也并非相等そうとう。以かくはやし天文台てんもんだい观测到てき恒星こうせい时,そくかくはやし恒星こうせい时(英語えいごGreenwich Sideral Time,缩写:GST)为基なぞらえ,其他测站观测到てき地方ちほう恒星こうせい时(英語えいごLocal Sidereal Time,缩写:LST)与格よかくはやし恒星こうせい时之间的异即为测站的天文てんもん经度

よし于对恒星こうせいてき测量较对ふとし阳的测量精度せいどさらだかざい天文てんもん观测ちゅうまたつね以恒ぼし时作为时间标じゅん[13][14]

ひとし时差てき周期しゅうきせい变化,よこ轴为とし积日

ふとし阳时

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あずか恒星こうせい时类ふとし阳时すえぶと阳的しゅうにち運動うんどう建立こんりゅうてき时间もとなぞらえ,一个太阳日被定义为太阳连续两次经过某地うえうまけんてき时间间隔。类似すえふとし阳的运动てい义的ふとし阳时しょう为真ふとし阳时,其速りつ受到地球ちきゅうこう速度そくどてきひとし匀性以及黄道こうどうめんあずか赤道せきどうめんてき偏差へんさてきかげ响。よし此,また一个在赤道面上运动,且运动速りつとう于真ふとし阳在赤道せきどうじょうてき运动そくりつ分量ぶんりょうてき平均へいきん值的理想りそう模型もけいさく为“平太へいた阳”,并根すえ平太へいた阳的运动てい义出平太へいた阳时。ふとし阳时与平よへいふとし阳时间的偏差へんさまたしょうひとし時差じさ,其数值在-14ふん24びょういたり+16ふん21びょう间变,变化てき周期しゅうきいちねん[15]

みんよう

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みんようまたすえ平太へいた阳时建立こんりゅうてき时间もとなぞらえ最早もはやゆかり英国えいこく航海こうかい天文てんもんえいThe Nautical Almanac1925ねんおこり使用しよう。这一时间基准在平太阳时的基础上后移了12しょう时,使つかい参考さんこう时刻ゆかり正午しょうごうつりいたりよるさら符合ふごうみんよう习惯。ゆう时也直接ちょくせつはた该民よう直接ちょくせつしょう为平ふとし阳时。[16]

世界せかい

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世界せかいこれ本初ほんしょ子午線しごせんうえ观测到てきみんよう时,也称かくはやし標準時ひょうじゅんじあいだ[12]现有てき世界せかい时有UT0、UT1UT2さん种。其中,UT0どおり天文てんもん观测いたてき改正かいせいてき世界せかい时,包含ほうがんりょうごくうつ现象给测站位置いちてき变化带来てきかげ响。はた测站位置いち归算いた协议地球ちきゅう为极てんてき协议地球ちきゅうすわ标系なかそくざいUT0じょう以极うつり改正かいせい これきさきとくいたてき世界せかい时被しょう为为UT1。UT2则是ざいUT1てきもと础上さい增加ぞうかりょう地球ちきゅう速度そくどてき节性改正かいせい [17]

UT1以协议地球ちきゅうすわ标系ざいそら间中てき运动为基础建立こんりゅうてき反映はんえいりょう协议地球ちきゅうすわ标系实的转状态。よし此,UT1ざい大地だいち测量がくちゅうもと础的时间もとなぞらえ,且是地球ちきゅうすわ标系あずか天球てんきゅうすわ标系てき转换さんすう[18]

あずか天体てんたい运动しょう关的时间标准

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历书时

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历书时(英語えいごEphemeris Time,缩写:ET)建立こんりゅうざいうし顿力がくうえてきひとし匀的时间もとなぞらえまたたたえ为牛顿时(英語えいごNewtonian Time),力学りきがく时的いち种。[19]1948ねん美国びくに天文学てんもんがく杰拉とく·莫里斯·かつ莱门斯えいGerald Maurice Clemence提出ていしゅつ建立こんりゅう历书时以避免世界せかい时中いんにち长变造成ぞうせいてきひとし匀性,さらじゅん确地描述天体てんたいてき运动。[20]历书时在1952ねん-1976ねん间被くに天文てんもん联合かいさいよう天文てんもん计算ちゅうてき时间标准,并在1956ねん-1967ねん间同时作为くに际单せいなかてき时间标准。[21]历书时的时间间隔以秒为基本きほん单位,一秒被定义为1900ねん1がつ0.5にちしょ对应てきかい归年长度てき1/31 556 925.9747;其起はじめ时刻则被てい义为世界せかい时中てき1900ねん1がつ0にち12时。ざい历书时中,びょう长的てい不随ふずい时间而变いん此历书时てき时间长度严格一致いっちてき[4]

历书时的维持方式ほうしきはた观测いたてき天体てんたい位置いちあずか历书时计さんいたてきほし历表进行较,实际ちゅうてき观测对象则是つきだまてき运动。よし于计さんちゅう使用しようてきがつだまほし历的あらため动,すえ这些ぼし历求とくてき历书时被ぶん为ET1、ET2ET3さん版本はんぽん,这就使とく不同ふどう版本はんぽんてき历书时出现了连续てき问题。ざい1967ねんくに际单せいさいようてき时间标准よし历书时变为原子げんし时。きさきざい1976ねんくに天文てんもん联合かい也决てい1984ねんおこり以力がく时取だい历书时。[3][18]

あい对论力学りきがく

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质心すわ标时(TCB)、こころすわ标时(TCG)、质心力学りきがく时(TDB)、地球ちきゅう时(TT)与国よこく原子げんし时(TAI)间的关系

地球ちきゅう力学りきがく时与质心力学りきがく

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  • 地球ちきゅう力學りきがく法語ほうごTemps Dynamigue Terretre,缩写:TDT)建立こんりゅうざいくに原子げんしてきもと础上,其秒长与こく原子げんし时的びょう长相とうおこりはじめ时刻则被てい义在历书时的1977ねん1がつ1にち0时(JD 2443144.5 ),以保证力がく时系统和历书时系统的连续せい地球ちきゅう力学りきがく时的提出ていしゅつ为了わたるうし顿力がくかまちてい义的时间もとじゅんてき不足ふそく。从定义上地球ちきゅう力学りきがく时也视作ざい大地だいちすいじゅんめんうえ实现てきあずかくに际单せいてきびょう长相一致いっちてき理想りそう原子げんし时。ざい1991ねん召开てきだい21とどけこく天文てんもん联合かい大会たいかいじょう地球ちきゅう力学りきがく时被おもしん命名めいめい地球ちきゅう时(英語えいごTerrestrial Time,缩写:TT)。地球ちきゅう时继承りょうおこりはじめ时刻历书时与こく原子げんし时的不一致ふいっちせい,其与こく原子げんし时的转换关系如下:
  • 质心力学りきがくえいBarycentric Dynamical Time法語ほうごTemps Dynamigue Barycentrigue,缩写:TDB)てきてい义与地球ちきゅう力学りきがく时类しょ不同ふどうてき质心力学りきがく时是ざいかいざんふとし阳系质心すわ标系统中てき运动かたほど时被使用しようざいてい义质こころ力学りきがく时的时候,为了使质心力学りきがく时和地球ちきゅう时之间不现较だいてき异,くに天文てんもん联合かい要求ようきゅう两个时间けい统的ただ存在そんざい周期しゅうき项而长期项的别,具体ぐたいてきてい义公しき如下:

うえしきちゅうてき 为与地球ちきゅうざいおおやけ转轨道上どうじょうてきひらたきんてんかく あい关的周期しゅうき项,地球ちきゅうざいふとし阳系质心すわ标系ちゅうてきおおやけ速度そくど 则分别是测站地球ちきゅうざいふとし阳系质心すわ标系ちゅうてき位置いち光速こうそく[3][22]

こころすわ标时与质心すわ标时

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  • こころすわ标时えいGeocentric Coordinate Time法語ほうごTemps Coordinate Geocentrigue,缩写:TCG)あずか地球ちきゅう质心处在しょうどう时空かまちてき时间もとなぞらえあずか地球ちきゅう重力じゅうりょくところ产生てきしょう对论こう应无关,ざい地球ちきゅうてき岁差あきら人造じんぞう卫星あずかつきだま轨道てき计算ちゅうさく独立どくりつ变量现。通俗つうぞく说,こころすわ标时摆放ざい地球ちきゅう质心てき时钟しょ标示てき时间。こころすわ标时与地球ちきゅう时的转换关系如下,其中比例ひれいけいすう
  • 质心すわ标时えいBarycentric Coordinate Time法語ほうごTemps Coordinate Barycentrigue,缩写:TCB)てきてい义与こころすわ标时类似,不同ふどうてき质心すわ标时しょ处的时空かまち于太阳系てき质心。质心すわ标时进いちけしじょりょうふとし阳和其他行たぎょうぼしてき引力いんりょく场带らいてきしょう对论こう应以及地球ちきゅうてきおおやけ转运动带来てきしょう对论こう应,ざい编制ぎょうほしぼし历时さく独立どくりつ变量现。にちしんすわ标时与地球ちきゅう时的转换关系如下,其中比例ひれいけいすう

うえしきちゅうてき 为当ぜん时刻あずか1977ねん1がつ1にち0时(JD 2443144.5 )てき时间[3][23][24]

あずか谐波荡相关的时间标准

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原子げんし

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原子げんし时(英語えいごAtomic Time,缩写:AT)原子げんしてきのう跃迁为基础建立こんりゅうてき时间もとじゅんよし原子げんしてきのう级跃迁发てき电磁频率稳定且容易ようい复现,いん此较どおり地球ちきゅう转和ぎょうほしこう建立こんりゅうてき时间もとじゅんさら为准确和稳定。现今原子げんし时的具体ぐたい标准ざい1967ねんよしだいじゅう三届国际计量大会确定,原子げんし时中てきびょう长被てい义为高度こうどざいうみ平面へいめんうえ、处于れい磁场てき铯-133ざい原子はらこはじめしも两个ちょうせい细能级これ间跃迁辐9,192,631,770しゅう所持しょじ续的时间,而起てん则被てい义为UT2てき1958ねん1がつ1にち0时。[25]ただしこときさき对发现,原子げんし时在おこりはじめ时刻あずかUT2实际相差おうさつりょう0.0039びょうそく

さいよう其他类型てき原子げんし钟(如原子げんし钟或原子げんし钟)またてい义出不同ふどうてき原子げんし时标なぞらえ,广义てき原子げんし时也ゆび这类以原子げんし跃迁てき稳定频率为时间基じゅんてき时间けい统。[3]

くに原子げんし

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くに原子げんし法語ほうごTemps Atomique International,缩写:TAI)てき提出ていしゅつ为了しょうじょどおり不同ふどう原子げんしてい义的原子げんし时的不一致ふいっちせい最初さいしょゆかりくに际时间局ざい1971ねん建立こんりゅう。1987ねんこく际时间局たっ撤后,TAI交由くに际计りょうきょく维持。くに际计りょうきょくごと个月收集しゅうしゅう一次分布于全球约240だい原子げんし钟所给出てき时间偏差へんさすえかく原子げんし钟的性能せいのう对其进行平均へいきん,经统一处理后得出高稳定度的时间尺度。[3]

协调世界せかい

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协调世界せかい英語えいごCoordinated Universal Time法語ほうごTemps Universel Coordonne,缩写:UTC)一类世界统一的时间与频率传输标准。现行てきUTCゆかりくに际电しん联盟ざい2002ねんじょう义,并由こく际计りょうきょくくに地球ちきゅう转服务共同きょうどう维护。ざい该定义下,UTC与国よこく原子げんし时的そくりつしょうどう且数值上相差おうさつ整数せいすうびょうあずかUT1てき偏差へんさ则通过闰秒つくえせいひかえざい0.9びょう以内いない

卫星导航けい使用しようてき原子げんし

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卫星导航けい使用しようてき时间标准通常つうじょうよし地面じめんひかえせいけい统和卫星なかてき原子げんし钟共どう维护てき一类原子时,如GPS使用しようてきGPS时等。这类时间标准てきはつはじめ时刻てい义为UTCてきぼういち时刻,频率则与UTC、TAI及国际单せいてきびょう长相どうしか而,ゆかり于维护TAIしょ使用しようてき原子げんし钟与卫星导航けい统并不一致ふいっち,实际じょう卫星导航けい使用しようてき原子げんし时的频率あずかUTCかい存在そんざい微小びしょうてき别。另外,卫星导航けい使用しようてき原子げんし通常つうじょう含闰びょういん此其与UTCてき偏差へんさかいずい时间てき推移すいい逐渐增大ぞうだい。现行てきかく类卫ぼし导航けい统所使用しようてき原子げんし时及其初はじめ时刻如下:[26]

卫星导航けい 其时间系统的はつはじめ时刻(UTC)
ぜんたま定位ていいけい(GPS) 1980-01-06 00:00:00
ぜんたま导航卫星けい(GLONASS)
とぎりゃく定位ていい系統けいとう(Galileo) 1999-08-22 00:00:00
北斗ほくと卫星导航けい(BDS) 2006-01-01 00:00:00

あい关条

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参考さんこう文献ぶんけん

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つぶせてん阅读

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  • McCarthy, Dennis D., and P. Kenneth Seidelmann. Time: from Earth rotation to atomic physics. Cambridge University Press, 2018. ISBN 978-1-107-19728-2.
  • Seidelmann, P. Kenneth, ed. Explanatory supplement to the astronomical almanac. University Science Books, 2006. ISBN 978-1-891-38945-0.

外部がいぶ連結れんけつ

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