Всемирное координированное время¶

Всемирное координированное время (англ. Coordinated Universal Time, UTC) — это атомный стандарт времени, принятый в качестве основы гражданского времени во всём мире. Оно служит первичным эталоном, от которого отсчитываются часовые пояса, и используется в качестве официального времени на международных транспортных, телекоммуникационных, научных и военных каналах. В отличие от среднего времени по Гринвичу (GMT), которое основано на астрономических наблюдениях, UTC базируется на показаниях атомных часов и поддерживается с помощью системы «високосных секунд» для синхронизации с вращением Земли.

¶История создания

¶Астрономическое время и GMT

До середины XX века основой для измерения времени служило среднее солнечное время, отсчитываемое от Гринвичского меридиана (GMT). Этот стандарт был введён в Великобритании в 1880 году и утверждён на Международной меридианной конференции 1884 года в качестве нулевого меридиана. Однако вращение Земли неравномерно: оно замедляется под действием приливных сил Луны и испытывает случайные флуктуации. К середине XX века точность астрономических методов перестала удовлетворять потребности науки и техники.

¶Эпоха атомных часов

В 1955 году в Национальной физической лаборатории Великобритании был создан первый работающий цезиевый атомный стандарт частоты. К 1960-м годам атомные часы достигли точности, в тысячи раз превосходящей астрономические методы. В 1967 году на XIII Генеральной конференции по мерам и весам секунда была переопределена как «9 192 631 770 периодов излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133». Это сделало время независимым от вращения Земли.

¶Переход к координированному времени

В 1972 году Международное бюро мер и весов (BIPM) и Международный союз электросвязи (ITU) ввели систему UTC, которая заменила GMT в качестве гражданского стандарта. Основной задачей нового стандарта было совмещение точности атомного времени с необходимостью сохранять привязку к солнечному времени (чтобы полдень по часам не смещался относительно астрономического полудня). Для этого была разработана система високосных секунд.

¶Принцип работы

¶Атомная шкала TAI

Основой UTC является Международное атомное время (TAI — Temps Atomique International). TAI вычисляется как средневзвешенное показаний более чем 400 атомных часов, расположенных в метрологических лабораториях по всему миру. Эти часы работают независимо от вращения Земли и обеспечивают равномерность шкалы с погрешностью около 10⁻¹⁵ секунды (одна секунда за 30 миллионов лет).

¶Всемирное время UT1

UT1 — это шкала времени, основанная на фактическом вращении Земли относительно удалённых небесных объектов (квазаров). Она измеряется с помощью радиоинтерферометрии со сверхдлинными базами (РСДБ) и лазерной локации Луны. UT1 неравномерна: её отклонение от атомного времени может достигать нескольких миллисекунд в сутки.

¶Високосные секунды

Для согласования TAI и UT1 в UTC периодически добавляются или вычитаются високосные секунды (leap seconds). Решение о введении такой секунды принимает Служба вращения Земли и систем отсчёта (IERS). Обычно это происходит 30 июня или 31 декабря в 23:59:60 UTC. С 1972 по 2024 год было добавлено 27 високосных секунд. Последняя была введена 31 декабря 2016 года. Критики этой системы (в первую очередь представители ITU) указывают, что високосные секунды создают проблемы для компьютерных систем и телекоммуникаций, и предлагают отказаться от них к 2035 году.

¶Отличие от GMT

Хотя в бытовом контексте UTC и GMT часто используются как синонимы, технически это разные стандарты:

• GMT — астрономическое время, основанное на прохождении Солнца через меридиан Гринвича. Оно не учитывает неравномерность вращения Земли и может расходиться с атомным временем на доли секунды.
• UTC — атомное время, скорректированное на целое число секунд для приближения к UT1. Разница между UTC и GMT никогда не превышает 0,9 секунды (до введения високосной секунды).

С 1925 года GMT не используется в точных научных и технических расчётах, хотя остаётся распространённым в Великобритании в качестве часового пояса (зимой).

¶Часовые пояса

Все часовые пояса Земли задаются как смещение от UTC: от UTC−12:00 до UTC+14:00. Например, московское время (MSK) соответствует UTC+3, а восточноевропейское (EET) — UTC+2 (зимой) или UTC+3 (летом). UTC не переводится на летнее время и не имеет сезонных коррекций. Международный стандарт ISO 8601 предписывает записывать время в формате YYYY-MM-DDThh:mm:ss±hh:mm, где смещение указывается относительно UTC (например, 2024-12-31T23:59:60Z для UTC, где Z — обозначение зоны «Zulu»).

¶Применение

¶Навигация и связь

Системы глобального позиционирования (GPS, ГЛОНАСС, Galileo) используют собственную шкалу времени, синхронизированную с UTC с точностью до наносекунд. Время в протоколах NTP (Network Time Protocol) и PTP (Precision Time Protocol) также привязано к UTC. Без единого стандарта времени была бы невозможна синхронизация интернета, банковских транзакций и мобильной связи.

¶Наука

В астрономии, геофизике и космических исследованиях UTC используется для координации наблюдений. Например, эфемериды небесных тел публикуются в шкале TDB (барицентрическое динамическое время), но для практических целей пересчитываются в UTC. В физике высоких энергий (например, в ЦЕРНе) метки времени экспериментов привязываются к UTC.

¶Авиация и морской транспорт

Международная организация гражданской авиации (ICAO) предписывает использовать UTC (обозначаемое как «Zulu time») во всех полётных планах и диспетчерских сообщениях. Морские навигационные карты и расписания судов также ориентируются на UTC.

¶Критика и перспективы

¶Проблема високосных секунд

В 2012 году ITU рассматривал вопрос об отмене високосных секунд, но не достиг консенсуса. Противники отмены (в основном астрономы и геофизики) утверждают, что без них гражданское время постепенно разойдётся с солнечным: через 1000 лет разница достигнет нескольких часов. Сторонники отмены (инженеры и IT-специалисты) указывают на сбои в работе распределённых систем (например, 30 июня 2012 года из-за високосной секунды произошёл массовый сбой в работе серверов Reddit, LinkedIn и других сайтов). В 2022 году на Всемирной конференции радиосвязи было принято решение отказаться от високосных секунд к 2035 году, заменив их более редкими корректировками (например, раз в столетие).

¶Альтернативные системы

Некоторые учёные предлагают полностью перейти на атомную шкалу TAI, отказавшись от привязки к вращению Земли. Однако это потребует пересмотра всех гражданских календарей и законодательных актов, связанных со временем. Пока UTC остаётся единственным международным стандартом, признанным ООН и большинством государств.

¶Интересные факты

• Аббревиатура UTC является компромиссом между английским «CUT» (Coordinated Universal Time) и французским «TUC» (Temps Universel Coordonné). Буквы расположены в порядке, не соответствующем ни одному из языков.
• В СССР с 1930 по 1991 год действовало «декретное время» (UTC+3 в Москве), которое не совпадало с поясным временем. С 2014 года Россия постоянно находится в часовых поясах от UTC+2 до UTC+12.
• Самое большое смещение от UTC (+14:00) используется в Республике Кирибати (острова Лайн), самое малое (−12:00) — на необитаемых островах Бейкер и Хауленд (США).

¶Источники

• Международное бюро мер и весов (BIPM). «The International System of Units (SI)», 9th edition, 2019.
• Служба вращения Земли и систем отсчёта (IERS). «Conventions 2010».
• Международный союз электросвязи (ITU). «Recommendation ITU-R TF.460-6: Standard-frequency and time-signal emissions», 2002.
• Национальный институт стандартов и технологий США (NIST). «Time and Frequency Division: UTC(NIST)».
• Физико-технический институт им. Д. И. Менделеева (ВНИИФТРИ). «Государственный первичный эталон времени и частоты».