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時間標準とは、時間の経過速度、特定の時点、あるいはその両方を測定するための規定のことです。現代では、かつては慣習や慣行であった時間に関する規定が、公式に標準として認められるようになりました。時間標準の一例として、時間の分割を測定する方法を規定する時間尺度が挙げられます。市民時間の標準では、時間間隔と時刻の両方を規定することができます。
標準化された時間測定は、時計を用いて周期変化の期間を計測することによって行われる。周期変化とは、自然現象の変化、あるいは人工機械の変化のいずれかを指す。
歴史的に、時間の基準はしばしば地球の自転周期に基づいていました。18世紀後半から19世紀にかけては、地球の1日あたりの自転速度は一定であると想定されていました。19世紀に研究された日食記録を含む様々な種類の天文観測により、地球の自転速度が徐々に遅くなり、小規模な不規則性も見られるという疑念が生じ、これは20世紀初頭に確認されました。地球の自転に基づく時間の基準は、1952年以降、地球の公転周期、そして実際には月の動きに基づく暦時間基準に置き換えられました（あるいは当初は補完されました）。1955年のセシウム原子時計の発明により、ほとんどの実用的な目的において、古く純粋に天文学的な時間の基準は、原子時計に完全または部分的に基づく新しい時間の基準に置き換えられました。
ほとんどの時間尺度において、秒と日は様々な種類があり、基本的な時間間隔として用いられます。その他の時間間隔（分、時間、年）は、通常、これら2つの単位を基準として定義されます。
「時間」という用語は、一般的に以下のような、似ているようで異なる多くの概念を表すのに用いられます。
秒の定義はこれまで3つしかありませんでした。1日の分数、外挿した年の分数、そしてセシウム原子時計のマイクロ波周波数です。[ 6 ]
初期の時代、時計は秒を正確に計測できるほど精度が高くありませんでした。機械式時計の発明後、CGS単位系とMKS単位系はともに、1秒を平均太陽日の86,400分の1と定義しました。MKS単位系は1940年代に国際的に採用されました。
1940年代後半、水晶発振器時計は地球の自転よりも正確に時間を計測できるようになった。また、地球の太陽周回軌道（1年）は地球の自転よりもはるかに安定していることも、計量学者たちは知っていた。このことから暦時間と回帰年が定義され、暦秒は「 1900年1月0日12時の暦時間における回帰年の1 / 31,556,925.9747」と定義された。[ 7 ] [ 8 ]この定義は1960年に国際単位系の一部として採用された。[ 9 ]
最近では、精度が向上した原子時計が開発されました。1967 年以来、時間のSI 基本単位はSI秒であり、これは正確に「セシウム 133原子の基底状態の2 つの超微細準位間の遷移に対応する放射の 9,192,631,770周期の継続時間」として定義されています ( 0 Kの温度、平均海面)。[ 10 ] [ 11 ] SI 秒は、協定世界時、GPS 時間、国際原子時など、すべての原子時間スケールの基礎となっています。
地心座標時（TCG）とは、地球の質量中心を空間的な原点とする座標時です。TCGは理論上の理想値であり、具体的な実現には必ず測定誤差が生じます。
国際原子時(TAI) [ 12 ]は、物理的に実現された主要な時間標準です。TAI は国際度量衡局(BIPM) によって作成され、世界中の多数の原子時計[ 13 ]からの入力を統合して作成され、それぞれ環境効果と相対論的効果 (重力と速度によるもの、GNSSと同様) が補正されています。TAI はTCGと直接関係はありませんが、地球時 (TT) の実現であり、地球時(TT) は、平均海面における固有時間と時間レートがほぼ一致するように TCG を再スケーリングした理論的な時間スケールです。
協定世界時（UT1）は、地球自転角（ERA）を線形にスケーリングし、経度0°における平均太陽時の歴史的な定義に一致するように調整したものです。高精度では、地球の自転は不規則であり、遠方のクエーサーの位置を長基線干渉法、月や人工衛星のレーザー測距、GPS衛星の軌道などを用いて測定することで決定されます。
協定世界時（UTC）は、UT1を近似するように設計された原子時計の時刻スケールです。UTCはTAIと整数秒だけ異なります。UTCは、1秒単位の「閏秒」を導入することで、UT1との差が0.9秒以内に保たれています。現在まで、これらの閏秒（および「TAI-UTC」の差）は常に正の値でした。
全地球測位システム（GPS）は、非常に高精度な時刻信号を世界中に送信し、GPS時刻（GPST）をUTCに変換するための手順も併せて提供しています。GPSTはTAIからの一定のオフセット値で定義されており、GPST = TAI - 19秒です。GPS時刻標準は独立して維持されていますが、定期的にUTC時刻と同期されます。
標準時（または市民時）は、通常UTCなどの協定世界時（ UTC ）から、一定の整数時間（通常は整数時間）だけずれています。このずれは、太陽が天底子午線を通過する頃に新しい日が始まるように設定されています。あるいは、このずれは固定されておらず、年に2回、通常1時間ずつ、一定の時間だけ変更されます（夏時間を参照） 。
ユリウス日番号は、紀元前4713年1月1日のグリニッジ標準正午から経過した日数を数えたもので、ユリウス予見暦に基づいています。ユリウス日付は、ユリウス日番号に、その前の正午から経過した日数の分数を加えたものです。天文学者にとって都合が良いのは、観測の夜に日付が飛んでしまうのを回避できることです。修正ユリウス日（MJD）は、MJD = JD - 2400000.5 と定義されます。したがって、MJD 日は、民事上の日付の真夜中から始まります。ユリウス日付は、UT1、TAI、TT などで表すことができるため、正確な用途では、時間スケールを指定する必要があります。例: MJD 49135.3824 TAI。[ 14 ]
重心座標時間（TCB）とは、太陽系の質量中心（重心と呼ばれる）を空間的な原点とする座標時間のことである。
原子時計システム（TAI、GPST、UTC）間の変換は、ほとんどの場合正確です。ただし、GPS時刻は計算された「紙」スケールではなく、測定値です。[ 15 ]そのため、UTC（USNO）とは数百ナノ秒の差が生じる可能性があり、[ 16 ]さらに公式UTCとは最大26ナノ秒の差が生じる可能性があります。[ 15 ] UT1とTTの変換は、2022年時点で公開されている差分表に依存しています。それぞれ10マイクロ秒と0.1ナノ秒の精度で規定されている。
定義:
TCGはTTと線形関係にあり、TCG − TT = L G × (JD − 2443144.5) × 86400秒で表され、スケール差L Gは6.969290134 × 10と定義される。正確には-10です。
TCB はTDBの線形変換であり、TDB は TT とは主に周期的な小さな項で異なります。これらの項 (現在のエポック周辺の数千年で 2 ミリ秒程度のオーダー) を無視すると、[ 21 ] TCB は TT と次のように関係します。 TCB − TT = L B × (JD − 2443144.5) × 86400 秒。[ 22 ]スケール差L Bは、IAU によって正確に 1.550519768e-08 と定義されています。[ 21 ]
見かけの太陽時、または真の太陽時は、太陽日を基準としています。太陽日とは、太陽が子午線を通過する正午（実際の太陽が子午線を通過する時刻）から次の正午までの期間です。太陽日は約24時間です。地球の太陽を周回する軌道は楕円形であり、地球の自転軸が軌道面（黄道面）に対して傾いているため、見かけの太陽日は平均値である24時間から数十秒ほど上下します。この変動が数週間かけて蓄積されると、見かけの太陽時と平均太陽時の間には最大16分の差が生じます（均時差を参照）。しかし、これらの変動は1年で相殺されます。地球の自転軸の揺れなど、他の摂動もありますが、これらは1年あたり1秒未満です。
恒星時とは、星を基準とした時間のことです。恒星回転とは、地球が恒星に対して自転しながら一周するのにかかる時間で、およそ23時間56分4秒です。平均太陽日は、平均恒星日より約3分56秒長く、つまり平均恒星日より1/366長くなっています。天文学では、恒星時を用いて星が天球上で最も高い位置に達する時刻を予測します。地上での正確な天文学的作業においては、平均太陽時を測定するために太陽時ではなく恒星時を観測するのが一般的でした。これは、「固定」星の観測は、太陽の観測よりも正確に測定・計算できるためです（屈折、光行差、歳差運動、章動、固有運動など、さまざまな微調整が必要となるにもかかわらず）。太陽の観測は、測定精度の達成に大きな障害となることはよく知られています。[ 23 ]以前は、正確な時刻信号が配信される前は、どの天文台でも、特定の「時計星」（位置と動きがよくわかっている星）の子午線通過の恒星時を観測し、それを使って地方平均恒星時で動いている天文台の時計を補正することが日常業務の一部でした。しかし、今日では地方恒星時は通常、時刻信号に基づいてコンピュータによって生成されます。[ 24 ]
平均太陽時は、特に航海目的で海上において用いられた標準時刻であり、見かけの太陽時を観測し、それに均時差という補正値を加えることで算出された。均時差は、地球の軌道の楕円性と、地球の赤道および極軸が黄道（太陽の周りを公転する地球の軌道面）に対して傾いていることによって生じる、日の長さの2つの既知の不規則性を補正するものであった。現在では、世界時（ UTC）に取って代わられている。
グリニッジ標準時（GMT）は、もともと王立グリニッジ天文台（RGO）で行われた子午線観測から導き出された平均時でした。同天文台の主子午線は、1884年に国際子午線会議によって本初子午線として選定されました。GMTは、その名称でも「グリニッジ平均時」でも、かつては国際的な標準時でしたが、現在はそうではありません。1928年に協定世界時（UT）と改名されました（これは、1925年1月1日から天文上の1日の開始時刻を正午からではなく真夜中に変更したことによる曖昧さが原因の一つです）。UT1 は、実際には今でもグリニッジ平均時です。今日、GMTはタイムゾーンですが、英国では冬期（夏時間に合わせて1時間調整）の法定時刻となっています。しかし、協定世界時（UTC）（原子時計に基づく時刻スケールで、常にUT1から0.9秒以内の誤差に保たれている）は英国で実際に広く使用されており、GMTという名称はしばしばそれを指すのに用いられます。（グリニッジ標準時、協定世界時、協定世界時に関する記事、およびそれらの記事で引用されている情報源を参照してください。）
暦時間(ET) および以下に説明するその後継の時間尺度はすべて、惑星運動の計算などの天文学的用途を目的としており、特に地球の自転の不規則性からの解放など、均一性を目指しています。これらの標準の中には、動的時間尺度および/または座標時間尺度の例となるものがあります。暦時間は、1952 年から 1976 年まで国際天文学連合の公式時間尺度標準でした。これは、太陽の周りの地球の軌道運動に基づく動的時間尺度であり、そこから暦秒が回帰年の定義された割合として導出されました。この暦秒は、 1956 年から 1967 年までSI秒の標準であり、セシウム原子時計の較正のソースでもありました。その長さは、原子時間を参照した現在の SI 秒の大きさと10分の 10 以内の精度でほぼ同じです。 [ 27 ] [ 28 ] この暦時間標準は非相対論的であり、相対論的座標時間尺度に対する高まるニーズを満たしていませんでした。これは1960年から1983年まで公式暦と惑星暦に使用され、1984年以降は公式暦で数値的に統合されたジェット推進研究所開発暦DE200（JPL相対論的座標時間尺度T ephに基づく）に置き換えられました。
地球表面でのアプリケーションでは、ET の公式な代替として、ET との連続性を維持する地球力学時(TDT) が採用されました。TDT は、SI 秒を単位とする統一された原子時間スケールです。TDT は、国際原子時 (TAI) と同様に SI 秒に同期していますが、TAI は 1958 年の創設時に、当初は UT の改良版と等しいとやや恣意的に定義されたため、TDT は TAI から定数 32.184 秒だけオフセットされていました。このオフセットにより、暦時と TDT の連続性が確保されました。TDT はその後、地球時(TT) として再定義されました。
暦表の計算には、ET の代わりに重心力学時間(TDB) が公式に推奨されました。TDB は TDT と似ていますが、原点を重心に移動させる相対論的補正が含まれているため、重心での力学時間です。 [ 29 ] TDB は周期的な点で TT と異なります。その差は最大で 2 ミリ秒です。TDB の定義に欠陥が見つかり (ただし T ephには影響しません)、TDB は重心座標時間(TCB) と地心座標時間(TCG)に置き換えられ、JPL 暦表時間引数 T ephとして再定義されました。これは、TCB の特定の固定線形変換です。定義どおり、TCB (地球表面から観測される) は、ET、T eph、TDT/TT のすべてに対して発散率を持ちます。[ 30 ]また、程度は低いものの、TCG についても同じことが言えます。現在広く公式に使用されている太陽、月、惑星の暦は、引き続きジェット推進研究所で計算されたもの（2003年からDE405に更新）であり、引数としてT ephを使用しています。
時刻は、システム時刻をUTC(USNO)から1マイクロ秒以内に維持するために、毎日自動的にUTC(USNO)に調整されますが、ここ数年は数百ナノ秒以内でした。
は現在では廃止されていると考えられています。