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  二十世紀三十年代發(fā)明了更加精密的石英鐘后，人們發(fā)現(xiàn)世界時盡管加上了極移改正（UT1），仍然是不均勻的。經(jīng)研究查明，地球自轉存在長期變化、不規(guī)則變化和復雜的周期變化。為了滿足更高精度的實際需要，人們開始到物質的微觀世界去尋找具有更穩(wěn)定周期的物質運動形式用作為新的時間計量標準。于是，以物質內部原子運動的特征為基礎的原子時應運而生。原子時是以秒，而不是以日為基本時間單位的。原子時秒長定義為：銫原子基態(tài)的兩個超精細能級間在海平面、零磁場下躍遷輻射9192631770周所持續(xù)的時間。1967年第十三屆國際計量委員會決定，把在海平面上實現(xiàn)的上述原子時秒規(guī)定為國際單位制時間單位。原子時起點定在1958年1月1日0時（UT），即規(guī)定在這一瞬間，原子時和世界時重合。根據(jù)這一定義，任何銫原子鐘在確定起始歷元后都可以提供原子時。由世界各地時間實驗室用足夠***的銫原子鐘導出的原子時稱為地方原子時，不同的地方原子時存在著差異。世界各國的原子鐘按照規(guī)定的方法進行相互比對，其數(shù)據(jù)再由專門的國際機構進行處理，求出全世界統(tǒng)一的原子時，稱為國際原子時，簡稱TAI。

  相對于以地球自轉為基礎的世界時來說，原子時是均勻的計量系統(tǒng)，這對于測量時間間隔非常重要，但世界時時刻反映了地球在空間的位置，這也是需要的。為兼顧這兩種需要，引入了協(xié)調世界時（UTC）系統(tǒng)。UTC在本質上還是一種原子時，因為它的秒長規(guī)定要和原子時秒長相等，只是在時刻上，通過人工干預，盡量靠近世界時。

  協(xié)調世界時（UTC）盡量靠近世界時(UT1)的意思是：必要時對協(xié)調世界時（UTC）作一整秒的調整（增加1秒或去掉1秒），使UTC和UT1的時刻之差保持在±0.9秒以內。這一技術措施就稱為閏秒（或跳秒），增加1秒稱為正閏秒（或正跳秒）；去掉1秒稱為負閏秒（或負跳秒）。是否閏秒，由國際地球自轉服務（英文縮寫為IERS）決定。閏秒的***日期是每年的12月31日和6月30日，或者是3月31日和9月30日。如果是正閏秒，則在閏秒當天的23時59分60秒后插入1秒，插入后的時序是：…58秒，59秒，60秒，0秒，…，這表示地球自轉慢了，這一天不是86400秒，而是86401秒；如果是負閏秒，則把閏秒當天23時59分中的第59秒去掉，去掉后的時序是：…57秒，58秒，0秒，…，這一天是86399秒。

  原子時鐘的應用已經(jīng)非常普遍了，GPS衛(wèi)星時鐘系統(tǒng)就是衛(wèi)星中內置高穩(wěn)定的銣原子時鐘進行時間守時運行，然后將時間信號發(fā)送到地面接收站，地面接收站再對接收到的信號進行分析、比對后，確認為正確的信號后，予以發(fā)布授時，GPS衛(wèi)星授時系統(tǒng)或北斗衛(wèi)星授時系統(tǒng)就是接收4顆以上的衛(wèi)星中的原子時鐘的信號后，進行方位的定位，信號的校準后，得出標準統(tǒng)一的時間信號；其時間與衛(wèi)星中的原子時鐘偏差20納秒（脈沖信號）、報文數(shù)據(jù)時間精偏差為10微秒以內。