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国際原子時( TAI 、フランス語名temps atomique internationalに由来) [ 1 ]は、地球のジオイド上での固有時間の仮想的な経過に基づいた高精度の原子座標時標準です。[ 2 ] TAI は、世界 80 以上の国立研究所にある 450 を超える原子時計によって保持された時間の加重平均です。[ 3 ]これは、閏秒のない連続的な時間尺度であり、地球時間(固定のエポックオフセット付き) の主要な実現です。これは、地球表面全体で民生時刻の維持に使用され、閏秒を持つ協定世界時(UTC)の基礎となっています。
UTCはTAIから数秒の整数倍のずれがあります。2026年7月15日現在、UTCはTAIよりちょうど37秒遅れています。[ 4 ]これは、直近の閏秒が発効した直後の2017年1月1日00:00:00 UTCから続いています。[ 5 ] 37秒は、1972年初頭の10秒の差に、1972年以降のUTCの27回の閏秒を加えたものです。2022年、国際度量衡総会は2035年までに閏秒を廃止することを決定し、その時点でTAIとUTCの差は固定されます。[ 6 ]
TAIは、地球の自転に基づく非統一的な時間基準から引き継がれた、従来からの日付指定方法を用いて報告されることがある。具体的には、ユリウス日とグレゴリオ暦の両方が用いられる。この形式のTAIは1958年初頭に世界時と同期されたが、その後、主に地球の自転速度の低下により、両者のずれは拡大し続けている。
TAIは、世界80以上の国立研究所にある450以上の原子時計によって保持された時間の加重平均です。 [ 3 ]関係する時計の大部分はセシウム時計です。国際単位系（SI）の秒の定義はセシウムに基づいています。[ 7 ]時計は、 GPS信号と双方向衛星時間周波数転送を使用して比較されます。[ 8 ]信号平均化 により、TAIは最も優れた構成要素時計よりも1桁安定しています。
参加機関はそれぞれ、リアルタイムでタイムコード付きの周波数信号を送信します。これは、TAIの推定値です。タイムコードは通常UTCの形式で公開され、これはTAIとは既知の整数秒数だけ異なります。これらの時間スケールは、UTC形式ではUTC(NPL)と表記され、ここでNPLは英国国立物理研究所を表します。TAI形式はTAI(NPL)と表記されることがあります。後者は、TAIや他の何とも同期していない独立した原子時間スケールを表すTA(NPL)と混同しないように注意してください。
異なる機関の時計は定期的に相互に比較されます。国際度量衡局（BIPM、フランス）はこれらの測定値を組み合わせて、可能な限り最も安定した時間尺度を形成する加重平均を遡及的に計算します。[ 3 ] この組み合わせた時間尺度は「Circular T」[ 9 ]で毎月発行され、標準的なTAIです。この時間尺度は、参加機関kごとにUTC − UTC( k )（TAI − TAI( k )に等しい）の差の表の形で表されます。同じCircularには、さまざまな非同期原子時間尺度に対するTAI − TA( k )の表も掲載されています。
掲載内容に誤りがあった場合は、誤りのある回覧文書Tを改訂するか、後続の回覧文書Tに正誤表を掲載することで修正できます。これとは別に、回覧文書Tに掲載されたTAI尺度は改訂されません。後からTAIの誤りを発見し、真の固有時間尺度をより正確に推定することは可能です。しかし、発行された回覧文書は確定的なものであるため、より正確な推定値によってTAIの別バージョンが作成されるのではなく、地球時間（TT）のより正確な実現が図られると考えられています。
初期の原子時計は、単一の原子時計で周波数が校正された水晶時計で構成されており、原子時計は連続的に動作していませんでした。原子時計による時刻計測サービスは、1955 年に英国国立物理研究所 (NPL)の最初のセシウム原子時計を使用して実験的に開始されました。これは、王立グリニッジ天文台の水晶時計を校正し、グリニッジ原子時計 (GA) と呼ばれる時刻スケールを確立するための基礎として使用されました。米国海軍天文台は、1956 年 9 月 13 日にアトミクロン市販原子時計を使用して A.1 スケールを開始し、続いて1957 年 10 月 9 日にコロラド州ボルダーの国立標準局でNBS-A スケールが開始されました。[ 10 ]
国際時間局(BIH) は、 1955 年 7 月に、ローカルのセシウム時計とVLF無線信号の位相を使用した遠方の時計との比較の両方を使用して、時間尺度 T mまたは AM を開始しました。BIH 尺度 A.1 と NBS-A は、1958 年初頭のエポックによって定義されました。 [ a ] BIH が使用する手順は進化し、時間尺度の名称も変更されました。1964年にA3 [ 12 ]、1969 年にTA(BIH) [ 13 ]になりました。
SI秒は1967年にセシウム原子に基づいて定義されました。1971年から1975年にかけて、国際度量衡総会と国際度量衡委員会は、 BIPM時間尺度を国際原子時（TAI）と定める一連の決定を行いました。[ 14 ]
1970年代には、TAIに参加している時計が重力による時間の遅れのために異なる速度で進んでいることが明らかになり、そのため、TAIの総合的な尺度は、さまざまな時計の高度の平均に対応するものとなった。ユリウス日2443144.5（1977年1月1日00:00:00 TAI）から、TAIがジオイド（平均海面）における固有時間に対応するように、参加しているすべての時計の出力に補正が適用された。時計は平均して海面よりかなり高い位置にあったため、これはTAIが約1兆分の1だけ遅くなったことを意味する。以前の補正されていない時間尺度は、 EAL（Échelle Atomique Libre、自由原子尺度）という名前で引き続き公表されている。[ 15 ]
重力補正が適用され始めた瞬間は、太陽系の 3 つの基本的な時間スケールを表す重心座標時間(TCB)、地心座標時間(TCG)、および地球時間(TT) のエポックとして機能します。[ 16 ] これら 3 つの時間スケールはすべて、その瞬間に JD 2443144.5003725 (1977 年 1 月 1 日 00:00:32.184) と定義されました。[ b ] TAI はそれ以降 TT の実現となり、TT(TAI) = TAI + 32.184秒という式で表されます。[ 17 ]
TAIの継続については、2007年にBIPMからITU-Rに送られた書簡で疑問が呈され、「閏秒のないUTCの再定義の場合、CCTFはTAIの廃止の可能性について議論することを検討するだろう。なぜなら、TAIは連続UTCと並行して残るからである」と述べられた。[ 18 ]
TAIとは異なり、UTCは不連続な時間尺度です。うるう秒によって時折調整されます。これらの調整の間、UTCは一定のオフセットによって原子時間にマッピングされるセグメントで構成されています。1961年の開始から1971年12月までは、UTCがUT2に近似するように、調整は小数秒のうるう秒で定期的に行われました。その後、これらの調整はUT1に近似するように整数秒でのみ行われました。これは、公に放送される時間尺度を可能にするための妥協案でした。整数秒の調整の頻度が少ないということは、時間尺度がより安定し、国際的に同期しやすくなることを意味します。UTCがUT1に近似し続けているという事実は、世界時を必要とする航法などのタスクが、UTCの公の放送によって引き続き十分に機能することを意味します。[ 19 ]
1964年までにBIHは、一部の原子時計が他のものよりはるかに優れていることに気づき、最高の3つに基づいてA3を構築しました。