UTC（協調世界時）
UTC（全稱：Coordinated Universal Time，中文名：協調世界時，又稱協調世界時間、世界統一時間）是由國際計量局（BIPM）基於全球約80多個國家時間實驗室的400多台原子鐘數據計算產生的國際參考時間尺度，由國際電信聯盟（ITU）定義為國際標準，並經國際地球自轉和參考系統服務（IERS）協助通過閏秒調整以與基於地球自轉的世界時（UT1）保持同步。UTC是全球民用時間、時區系統和現代通信、導航、金融交易等基礎設施的時間基準。
| UTC | |
|---|---|
| 中文名 | 協調世界時 |
| 英文名 | Coordinated Universal Time |
| 別名 | 協調世界時間、世界統一時間、世界標準時間 |
| 縮寫 | UTC |
| 起始時間 | 1972年1月1日（現行定義） |
| 維護機構 | 國際計量局（BIPM） |
| 標準定義機構 | 國際電信聯盟（ITU） |
| 閏秒發布機構 | 國際地球自轉和參考系統服務（IERS） |
| 基礎時標 | 國際原子時（TAI） |
| 與TAI時差 | UTC比TAI慢37秒（截至2025年） |
| 與UT1容差 | 小於0.9秒 |
| 表示方式 | 24小時制 |
定義與概述
協調世界時（UTC）是一種階梯式原子時間尺度，其速率與國際原子時（TAI）完全一致，但兩者之間保持整數秒的固定差值。UTC並非由單一物理時鐘直接保持，而是BIPM每月收集全球時間實驗室的原子鐘比對數據後計算得出的"紙面"時間尺度（paper time scale），再通過《時間公報》（Circular T）向各國發布各實驗室本地實現UTC(k)與UTC的偏差[1]。
UTC的時間單位是國際單位制（SI）定義的秒，即"銫-133原子基態兩個超精細能級之間躍遷所對應輻射周期的9,192,631,770倍"[2]。由於地球自轉速度不均勻且總體呈減慢趨勢，基於原子鐘的TAI與基於地球自轉的UT1會逐漸偏離。UTC通過插入或刪除閏秒的方式，確保UTC與UT1之間的差異始終小於0.9秒。
歷史
前身與起源
在UTC出現之前，全球通用的時間標準是基於天文觀測的格林尼治平時（GMT），即英國倫敦格林尼治天文台所在本初子午線的平均太陽時[1]。隨着原子鐘技術的發展，基於原子物理現象的時間尺度比天文觀測更為穩定和精確。1967年，國際計量大會（CGPM）正式將秒的定義從天文測量改為基於銫原子躍遷頻率[2]。
20世紀60年代初，國際無線電諮詢委員會（CCIR，現ITU-R）開始研究將原子時與天文時相結合的時間系統。1960年至1971年間曾使用過一種"彈性秒"（rubber seconds）版本的UTC，通過微調原子鐘頻率和100毫秒量級的時間步進來近似跟蹤UT2，但這種方式給無線電授時信號的發射和校準帶來極大不便[3]。
現行UTC的建立
1970年，ITU內部國際專家組正式確立"UTC"這一縮寫作為多語言折中方案——英語縮寫本應為CUT（Coordinated Universal Time），法語縮寫本應為TUC（temps universel coordonné），為避免偏向任何單一語言，最終選定UTC[1]。1972年1月1日，現行UTC定義正式生效，規定UTC採用固定長度的SI秒，與TAI保持整數秒偏移（初始偏移為10秒），並通過整秒閏秒調整維持與UT1的同步[3]。自1972年以來，共實施了27次正閏秒，截至2025年，UTC比TAI慢37秒[4]。
技術原理
國際原子時基礎
UTC的計算基礎是國際原子時（TAI）。BIPM每月收集全球約80多個國家時間實驗室的400多台原子鐘（包括銫原子鐘和氫微波激射器鍾）的比對數據，通過加權平均算法生成自由原子時標（EAL），再利用各國計量院的主頻率標準進行速率校準，最終得到TAI。TAI是一個連續、均勻的時間尺度，其虛擬起點設定為1958年1月1日0時，該時刻與UT1大致重合[1]。
閏秒機制
閏秒是UTC為補償地球自轉速度變化而進行的±1秒整數調整。當IERS預測未來12個月內UT1與UTC的差值將達到0.9秒時，會提前約6個月發布閏秒公告。閏秒通常在UTC時間6月30日或12月31日的最後一分鐘實施：正閏秒在該分鐘插入第61秒（23:59:60），負閏秒則跳過第60秒（23:59:58後直接為00:00:00）[3]。截至2025年，歷史上僅實施過正閏秒，尚未實施過負閏秒[4]。
管理與發布
UTC的全球協調由多個國際組織分工負責：BIPM負責UTC的計算、保持與發布；ITU負責UTC的國際標準定義和無線電授時規範；IERS負責監測地球自轉並決定閏秒的插入。BIPM每月發布《時間公報》（Circular T），報告各參與實驗室的UTC(k)與UTC的偏差，以及全球導航衛星系統（GNSS）廣播時間與UTC的關係。各國時間實驗室依據Circular T調整本地UTC(k)，並通過無線電、衛星、光纖等方式向國內用戶播發標準時間。
應用
UTC是全球民用時間的法定基礎，各國時區均表示為UTC的偏移量（如北京時間UTC+8、日本標準時間UTC+9）[1]。在電信網絡、衛星導航（GPS、北斗、伽利略等）、金融交易、航空管制和科學研究等領域，UTC或其衍生的連續時標（如GPS時間）是時間同步的核心基準[5]。值得注意的是，大多數全球導航衛星系統為保持系統內部時間的連續性，選擇不插入閏秒，因此GPS時間、伽利略時間等系統時與UTC存在固定的整數秒偏差[5]。
相關時標
- TAI（國際原子時）：連續均勻的原子時標，UTC在速率上與之完全一致。
- UT1（世界時1）：基於地球自轉的天文時標，反映地球真實的自轉角度。
- GMT（格林尼治平時）：原天文時標概念，現多作為UTC在零時區的民用時間代稱。
- GPS時間：GPS系統內部連續時標，1980年起與UTC同步但不含閏秒，截至2025年比UTC快18秒[5]。
未來變革
閏秒的不規則插入對需要精確連續時間的計算機系統、通信網絡和導航系統造成顯著風險[5]。2022年11月，國際計量大會（CGPM）通過決議，贊成維持UTC與地球自轉同步的機制，但將UTC與UT1的容差限制從0.9秒放寬，以減少閏秒頻次[5]。BIPM、ITU-R及相關組織正合作制定新程序，預計2035年生效，可能引入更大的UT1-UTC偏移容差值，以平衡天文一致性與技術系統的連續性需求[5]。