国際原子時のソースを表示

[[File:Atomic Clock Resonator.jpg|thumb|240px|right|1984年から1993年まで国際原子時の校正に使われていたセシウム[[原子時計]]の共振部。[[国立科学博物館]]の展示。]]
'''国際原子時'''（こくさいげんしじ、略語：'''TAI'''、{{lang-fr|Temps Atomique International}}、{{lang-en|International Atomic Time}}）は、現在国際的に規定・管理される[[原子時]]（[[原子時計]]によって定義される[[高精度]]で安定した[[時刻系]]）である。地球表面（[[ジオイド]]面）上の[[座標]]時の実現と位置付けられる。
<!-- [[国際単位系]] (SI) では、「[[秒]]は「[[セシウム|セシウム133]]の[[原子]]の[[基底状態]]の二つの[[超微細準位]]の間の[[遷移]]に対応する[[放射]]の[[周期]]の9 192 631 770倍の継続時間である。」と[[定義]]されている<ref>[https://www.nmij.jp/library/units/si/R8/SI8J.pdf] 「国際文書第 8 版　(2006)　国際単位系 （SI）　日本語版」 2.1.1.3 時間の単位（秒）　[[産業技術総合研究所|(独)産業技術総合研究所]]　計量標準総合センター訳・監修、p.23 </ref>。これが[[国際原子時]]である。 --><!-- 時間の計量単位と時刻の目盛である時刻系は異なる -->

==概要==
国際原子時 (TAI) は、世界50ヵ国以上に設置されている[[セシウム]]原子時計を数多く含む約300個の原子時計により維持されている、時刻の[[加重平均]]である。現在、国際原子時 (TAI) は[[国際度量衡局]] (BIPM) が運用・管理する。

TAIの定義は参加する[[原子時計]]同士の定期的な比較による較正であり、時間の遡及により最高精度が維持される。この較正は[[ナノ秒]]精度を要求する用途で用いられ、大多数の時刻サービス利用者は、複数台の原子時計で較正された時間間隔を過去に参照した原子時計から供給される、TAIのリアルタイム評価値を利用する。[[GPS衛星]]が発射する[[電波]]の時刻信号はTAIに裏付けられたリアルタイムの時刻源として広く使われている。
TAIの原点は[[1958年]][[1月1日]]0時0分0秒 ([[世界時|UT2]]) = 1958年1月1日0時0分0秒 (TAI) として積算を始めた。ただし、1976年に国際原子時 (TAI) の歩度がSI秒の定義値より速いことが判明し、1977年に国際原子時 (TAI) の歩度を修正しているため、正しい歩度で遡ると一致しない{{Sfn|飯島重孝|1977|pp=51-52}}{{Sfn|IAU|1976|p=27}}。

== 定義 ==
国際原子時 (TAI) は、[[1970年]]に[[国際度量衡委員会]] (CIPM) の下部機関である秒の定義に関する諮問委員会（CCDS、現CCTF）で勧告S2を採択し、次のように定義されている。
{{Quotation|{{lang|fr|Le Temps atomique international est la coordonnée de repérage temporel établie par le Bureau international de l'heure sur la base des indications d'horloges atomiques fonctionnant dans divers établissements conformément à la définition de la seconde, unité de temps du Système international d'unités.}}{{Sfn|BIPM|2013}}{{Sfn|BIPM|2006|p=1|loc=英文テキストの使用における注意}}<br/>
訳：国際原子時(TAI)は, [[国際単位系]]における[[時間]]の[[単位]]である[[秒]]の定義に従って, いくつかの機関で運転されている[[原子時計]]の指示値に基づいて国際報時局が定める基準となる[[時刻]]の座標である.{{Sfn|BIPM|2006|p=68|loc=付録1}}
|CCDS、1970年（CIPM、1970年に含まれる）勧告S2|PV, '''38''', 110-111 及び ''Metrologia'', 1971, '''7''', 43}}
なお、当時は国際報時局（BIH、現[[国際地球回転・基準系事業|IERS]]）が国際原子時 (TAI) を管理していたが、[[1988年]]1月に[[国際度量衡局]] (BIPM) に移管された{{Sfn|飯島重孝|1994|p=22|loc=&sect;5}}{{Sfn|BIPM|2014}}。

[[1980年]]に、秒の定義に関する諮問委員会（CCDS、現CCTF）は[[相対性理論]]の効果を考慮して TAI の定義は次のように完成された。
{{Quotation|{{lang|fr|Le TAI est une échelle de temps-coordonnée définie dans un repère de référence géocentrique avec comme unité d'échelle la seconde du SI telle qu'elle est réalisée sur le géoïde en rotation.}}{{Sfn|BIPM|2013}}{{Sfn|BIPM|2006|p=1|loc=英文テキストの使用における注意}}<br/>
訳：TAI は, 回転する[[ジオイド]]上で実現される [[国際単位系|SI]] の秒を目盛りの単位とした, 地心座標系で定義される{{仮リンク|座標時|en|Coordinate time}}の目盛りである.{{Sfn|BIPM|2006|p=68|loc=付録1}}
|CCDS の声明|''BIPM Com. Cons. Déf. Seconde'', 1980, '''9''', S 15 及び ''Metrologia'', 1981, '''17''', 70}}
[[一般相対性理論]]によれば、くるいのない理想的な時計であっても、それが刻む時刻は、その時計が過去に、どのような[[重力場]]のなかをどのような運動をしたか、によって変わってくる。このような時刻を「[[固有時]]」と呼ぶ{{Sfn|藤本眞克|1992|p=593|loc=&sect;2.3}}。地球ポテンシャルの影響として、時計の置かれている場所の[[標高]]（[[ジオイド]]からの高さ）の違いに対応して、おのおのの時計の固有時は{{gaps|1|u=[[キロメートル|km]]}}当たり{{gaps|1.1|e=-13}}の歩度差が生じるので{{Sfn|虎尾正久|1967|p=41}}、国際原子時 (TAI) の作成に寄与する原子時計はジオイド上のSI秒を基準に補正を行うことになる{{Sfn|佐分利義和|1983|pp=62-63|loc=&sect;5}}。

さらに、この定義は[[1991年]]の[[国際天文学連合]] (IAU) の決議A4（[[基準系|基準座標系]]部会の勧告Ⅲと勧告Ⅳ）によってさらに詳細なものとなった。
「TAI は、その理想とする地球時 (TT) を実現する一つの[[時刻系]]であり、地球時とは一定の差 32.184 [[秒|s]] だけ異なっている。地球時は、四次元地心座標系の時間座標である地心座標時 (TCG) とは、一定の歩度差を持つと関係付けられている.」(Proc. 21st General Assembly of the IAU, ''IAU Trans.'', 1991. vol. '''XXIB''', Kluwer を参照.){{Sfn|BIPM|2006|p=68|loc=付録1}}<ref>{{cite conference|author=IAU |authorlink=国際天文学連合 |date=1991 |year=1991 |title=ⅩⅪth General Assembly, Buenos Aires, Argentina, 1991 / ⅩⅪe Assemblee Buenos Aires, Argentine, 1991 |conference=IAU General Assembly |conferenceurl=http://www.iau.org/administration/meetings/ | publisher=The International Astronomical Union |location=[[パリ|Paris]] |url= http://www.iau.org/static/resolutions/IAU1991_French.pdf |format=pdf |accessdate=2014-02-02 |language=[[英語]]/[[フランス語]] |pages=14-17}}</ref>

国際原子時 (TAI) の作成に寄与する世界各地の約200台の原子時計データは、おのおのの時計のランダムなくるいを、統計平均によって減らす操作の前に、それぞれの時計の[[固有時]]は、時計位置のジオイドからの高さに基づいて、地球重心座標系の座標時である地心座標時 (TCG) へと変換している。[[1992年]]現在の国際原子時 (TAI) のくるいは100兆分の1以下なので、これ以下の精度で補正するためには、時計位置のジオイドからの高さが {{gaps|10|u=[[メートル|m]]}} の精度では正しく分かっている必要がある{{Sfn|藤本眞克|1992|p=593|loc=&sect;2.3}}。

== 歴史 ==
=== 積算原子時 ===
[[1949年]]に[[アメリカ合衆国]]の国立標準局（NBS、現[[アメリカ国立標準技術研究所|NIST]]）で、[[アンモニア]]を用いた分子周波数標準器が組み立てられ、また[[1955年]]6月には[[イギリス]]の[[イギリス国立物理学研究所|国立物理学研究所]] (NPL) で[[セシウム]]原子周波数標準器が実用化され、その後、各国のセシウム標準器も相ついで実働されるようになってきた。
当時は[[クォーツ時計|水晶時計]]の原発振周波数を原子標準器で定期的に[[較正]]し、その[[偏差]]率を積分して、水晶時計を補正するという手順で行われたので、この当時の原子時は積算原子時とよばれた。
この積算原子時と[[暦表時]] (ET) との比較から、1秒間におけるセシウム原子の固有振動数が {{gaps|9|192|631|770}} [[ヘルツ|Hz]] と測定され、この周波数値は第13回国際電波科学連合 (URSI) 総会（1960年）や第11回[[国際天文学連合]] (IAU) 総会（1961年）で公認された。そして、[[1960年代]]には市販のセシウム[[原子時計]]が各国の[[天文台]]や[[研究所]]に普及する。
現在の国際原子時 (TAI) は[[1958年]]1月に原点を置いているが、[[正確度と精度|精度]]は劣るものの積算原子時を1955年7月まで遡ることができる<ref>{{Cite journal|和書|author=飯島重孝 |date=1965-01-05 |year=1965 |title=最近の時間の標準について |journal=日本機械学會誌 |volume=68 |issue=552 |page=131 |publisher=[[日本機械学会]] |location=[[東京都]] |issn=0021-4728 |naid=110002463676 |id={{NCID|AN00187394}} |accessdate=2014-02-02}}{{オープンアクセス}}</ref>{{Sfn|岡崎清市|1982|pp=5-6|loc=&sect;5,&sect;6}}。

=== 原子時 ===
[[1958年]]、各国の天文台の[[世界時]] (UT) を集計し確定世界時を算出していた国際報時局（BIH、現[[国際地球回転・基準系事業|IERS]]）が原子時のデータを集計処理する責任を担うことになった。国際報時局（BIH、現IERS）の中央局（[[パリ天文台]]）がある[[フランス]]の原子標準を仲介として、各国の原子標準との比較結果を集計することにより原子時を算出するようになる。この原子時のうち、最初にイギリスの国立物理学研究所 (NPL)、[[スイス]]のニューシャテル天文台、アメリカ合衆国の国立標準局（NBS、現[[アメリカ国立標準技術研究所|NIST]]）の3機関のセシウム標準を使って1958年1月1日0時 [[世界時|UT2]] を起算点において積算を始めた原子時系を、A.3（A{{sub|3}}とも表記する）という（その後 A.3 に寄与する原子標準は次第に増えていく）<ref>{{Cite journal|和書|author=虎尾正久 |date=1969-08-05 |year=1969 |title=原子時と原子時計(<小特集>計測・制御) |journal=日本機械学會誌 |volume=72 |issue=607 |pages=1088-1095 |publisher=[[日本機械学会]] |location=[[東京都]] |issn=0021-4728 |naid=110002467594 |id={{NCID|AN00187394}} |accessdate=2014-02-02}}{{オープンアクセス}}</ref>。
この他に、アメリカ合衆国の数台の[[セシウム]]標準を平均した独自の時系である A1 系や、国際報時局 (BIH) が世界10個のセシウム標準の平均でつくる A9 系などがある<ref>{{Cite journal|和書|author=虎尾正久 |date=1965-03-30 |year=1965 |title=時についての最近の情勢 : 国際天文連合総会に出席して |journal=日本時計学会誌 |issue=33 |page=5 |publisher=日本時計学会  |location=[[東京都]] |issn=0029-0416 |naid=110002776687 |id={{NCID|AN00195723}} |accessdate=2014-02-02}}{{オープンアクセス}}</ref>。

=== 国際原子時の成立 ===
[[1964年]]、原子標準の確立への要求が高まり、[[国際度量衡総会]] (CGPM) の委任に基づいて[[国際度量衡委員会]] (CIPM) は、[[セシウム]]原子の固有振動数 {{gaps|9|192|631|770}} [[ヘルツ|Hz]] を、周波数標準の暫定値とする{{Sfn|BIPM|2006|pp=63-64|loc=付録1}}<ref>{{Cite web |url= http://www.bipm.org/fr/CIPM/db/1964/0/ |title=BIPM - CIPM, 1964 |accessdate=2014-02-02 |author=BIPM |authorlink=国際度量衡局 |date=2014-02-02 |year=2014 |format=html |work=BIPM - CIPM |publisher=国際度量衡局 |language=[[フランス語]]}}</ref><ref>{{Cite web |url= http://www.bipm.org/fr/CGPM/db/12/5/ |title=BIPM - Résolution 5 de la 12{{sup|e}} réunion de la CGPM (1964) |accessdate=2014-02-02 |author=BIPM |authorlink=国際度量衡局 |date=2014-02-02 |year=2014 |format=html |work=BIPM - CGPM |publisher=国際度量衡局 |language=[[フランス語]]}}</ref>。

[[1967年]]に[[プラハ]]で開催された第13回国際天文学連合 (IAU) の決議5（第4、第31委員会）により、これまで国際報時局（BIH、現[[国際地球回転・基準系事業|IERS]]）がすでに自主的に実施していた[[1958年]][[1月1日]]0時 [[世界時|UT2]] を起点とする原子時 (A.3) が、この際公式の積分時尺度として採用される事が決まり、国際報時局 (BIH、現IERS) のベルナール・ギノー局長 {{lang|fr|(Bernard Guinot)}} が希望した、A.3 から国際原子時目盛 {{lang|en|(International Atomic Time Scale)}} への名称変更を満場一致で採択した<ref>{{Cite journal|和書|author=虎尾正久 |date=1967-12 |year=1967a |title=第31(時)委員会 (第13回IAU総会からの報告)  |journal=天文月報 |volume=61 |issue=1 |page=9 |publisher=[[日本天文学会]] |location=東京都[[三鷹市]] |issn=0374-2466 |naid=40018111016 |id={{NCID|AN00154555}}、{{NDLJP|3304542}} |url= http://www.asj.or.jp/geppou/archive_open/1968/pdf/19680103.pdf |format=PDF |accessdate=2014-02-02}}</ref>{{Sfn|IAU|1967|p=20}}。

[[1967年]]／[[1968年]]の第13回国際度量衡総会 (CGPM) でセシウム原子周波数標準に基づく現在の[[国際単位系|SI]][[秒]]の定義が採択される{{Sfn|BIPM|2006|pp=65-66|loc=付録1}}<ref>{{Cite web |url= http://www.bipm.org/fr/CGPM/db/13/1/ |title=BIPM - Résolution 1 de la 13{{sup|e}} réunion de la CGPM (1967/68) |accessdate=2014-02-02 |author=BIPM |authorlink=国際度量衡局 |date=2014-02-02 |year=2014 |format=html |work=BIPM - CGPM |publisher=国際度量衡局 |language=[[フランス語]]}}</ref>。

そして、[[1970年]]に、国際度量衡委員会 (CIPM) の下部機関である秒の定義に関する諮問委員会（CCDS、現CCTF）で勧告S2を採択し、国際原子時 (TAI) が「国際単位系における[[時間]]の[[単位]]である秒の定義に従って, いくつかの機関で運転されている[[原子時計]]の指示値に基づいて国際報時局が定める基準となる[[時刻]]の座標」と定義される{{Sfn|BIPM|2006|p=68|loc=付録1}}{{Sfn|BIPM|2013}}。
同年、[[ブライトン]]で開催された国際天文学連合 (IAU) 第14回総会で、旧[[協定世界時]]の大幅な改善策が決議され、[[協定世界時]] (UTC) と国際原子時 (TAI) との差が整数秒であるように国際報時局（BIH、現[[国際地球回転・基準系事業|IERS]]）は[[1972年]][[1月1日]]0時に協定世界時 (UTC) の特別時間調整を行い、その際秒の[[分数]]を報知するよう勧告した<ref>{{Cite journal|和書|author=弓滋 |date=1970-10 |year=1970 |title=第19(地球回転)委員会,第31(時)委員会 (IAU第14回総会(特集)) -- (第14回IAU総会からの報告)  |journal=天文月報 |volume=63 |issue=11 |pages=282-284 |publisher=[[日本天文学会]] |location=東京都[[三鷹市]] |issn=0374-2466 |naid=40018111122 |id={{NCID|AN00154555}}、{{NDLJP|3304578}} |url= http://www.asj.or.jp/geppou/archive_open/1970/pdf/19701105.pdf |format=PDF |accessdate=2014-01-26}}</ref><ref>{{cite conference|author=IAU |authorlink=国際天文学連合 | date=1970 |year=1970 |title=ⅩⅣth General Assembly, Brighton, UK, 1970 / ⅩⅣe Assemblée Générale, Brighton, UK, 1970 |conference=IAU General Assembly |conferenceurl= http://www.iau.org/administration/meetings/ |publisher=The International Astronomical Union | location = [[パリ|Paris]] |url= http://www.iau.org/static/resolutions/IAU1970_French.pdf | format=pdf |accessdate=2014-01-18 |language=[[英語]]/[[フランス語]] |page=20}}</ref>。この特別調整により、1972年1月1日0時に協定世界時 (UTC) は国際原子時 (TAI) に対して丁度10秒遅れになり、これ以後は、TAI-UTC は整数秒に維持される{{Sfn|岡崎清市|1982|p=7|loc=&sect;7}}。

[[1971年]]の第14回国際度量衡総会 (CGPM) の決議1により、国際度量衡委員会 (CIPM) に対し、国際原子時の定義を与えること、および、科学的な能力と現用の施設が関連ある国際機関と協力して、国際原子時目盛の実現のためにできるだけよく活用されるように、そして、国際原子時の利用者の需要を満たすように、必要な処置をとること、を要請した(CR, 77-78 及び ''Metrologia'', 1972, '''8''', 35)
{{Sfn|BIPM|2006b|p=69|loc=付録1}}<ref>{{Cite web |url= http://www.bipm.org/fr/CGPM/db/14/1/ |title=BIPM - Résolution 1 de la 14{{sup|e}} réunion de la CGPM (1971) |accessdate=2014-02-02 |author=BIPM |authorlink=国際度量衡局 |date=2014-02-02 |year=2014 |format=html |work=BIPM - CGPM |publisher=国際度量衡局 |language=[[フランス語]]}}</ref>。そして、国際度量衡委員会 (CIPM) は国際報時局（BIH、現IERS）によって決められた原子時を国際原子時 (TAI) と呼ぶことを定め、その合成を正式に国際報時局（BIH、現IERS）に委託した{{Sfn|岡崎清市|1982|p=6|loc=&sect;6}}。

=== 正確さの改善 ===
[[1974年]]に、[[国際度量衡委員会]] (CIPM) の下部機関である秒の定義に関する諮問委員会（CCDS、現CCTF）において、国際原子時 (TAI) の構成法についての研究が報告された。国際原子時 (TAI) は、[[国際単位系|SI]][[秒]]を積算した[[時刻系|時系]]であるが、これまで7機関の独立な原子時系で構成してきたが、これらの時系はいずれも商用のセシウム原子時計によるものであり、各時系の設定方法の違いや、時計の台数の違いなど問題が多かったので、国際報時局（BIH、現IERS）では、個々の原子時計のデータを数多く集め統一した処理による新しい計算法（ALGOSと命名）を開発し、[[1973年]]6月から実施しており、かなり改善する見込みであると説明された。そして、今後はセシウム原子一次標準器による[[較正]]値を取り入れた計算法の研究を促進することを勧告した。また、[[LORAN|ロランC]]による原子時計の比較では、欧米と極東間など大陸間の時刻比較の[[正確度と精度|精度]]が良くないので時刻比較法の研究促進も勧告した<ref>{{Cite journal|和書|author=古賀保喜 |date=1975-03-30 |year=1975 |title=第7回 CCDS 会議に出席して |journal=日本時計学会誌 |issue=73 |pages=56-62 |publisher=日本時計学会 |location=[[東京都]] |issn=0029-0416 |naid=110002777471 |id={{NCID|AN00195723}} |accessdate=2014-02-02}}{{オープンアクセス}}</ref>。

[[1976年]]に[[グルノーブル]]で開催された国際天文学連合 (IAU) 第16回総会において、第4委員会（暦）及び第31委員会（時）の共同決議第2号で、国際原子時 (TAI) の歩度を (1+1×10{{sup|-12}}) 倍に拡げることが勧告され、[[1977年]][[1月1日]] TAI にこの修正が実施される。この修正は、国際報時局（BIH、現IERS）が管理する国際原子時 (TAI) の歩度が、アメリカ合衆国の国立標準局（NBS、現[[アメリカ国立標準技術研究所|NIST]]）、[[カナダ]]の国家研究会議 (NRC)、[[ドイツ]]の国立物理工学研究所 (PTB) などのセシウム一次標準器の結果に照らして、約 1×10{{sup|-12}} 秒だけ定義の1秒より短いことが判ってきたために実施された{{Sfn|飯島重孝|1977|pp=51-52}}{{Sfn|IAU|1976|p=27}}。

[[1978年]]には、1976年から開発中だった原子時計群のみ用いた平均原子時の計算法を用いるようになり、国際原子時 (TAI) の他に、各国の標準機関の原子時 TA(i) を決定し公表するようなる{{Sfn|情報通信研究機構|2005}}（“i” は原子時を維持する標準機関の略称で、例えば[[電波研究所]]の場合は RRL、現在の[[情報通信研究機構]]の場合は NICT）<ref>{{Cite journal|和書|author=飯島重孝 |date=1977-03-15 |year=1977 |title=IAU第16回総会に出席して |journal=日本時計学会誌 |issue=80 |pages=51-58 |publisher=日本時計学会 |location=[[東京都]] |issn=0029-0416 |naid=110002777551 |id={{NCID|AN00195723}} |accessdate=2014-01-26}}{{オープンアクセス}}</ref>{{Sfn|IAU|1976|p=28}}。

=== 相対論的効果の補正 ===
[[1950年]]には、技術の進歩により[[標準電波]]の[[周波数]]や[[秒]]の[[正確度と精度|正確度]]が {{gaps|±1|e=-9}} に達すれば[[相対性理論]]が問題になる辺りにくる事になり、伝搬遅延を補正して[[地球]]上で等時性を捕える事ができてもそれは見かけのものに過ぎなくなることが指摘される<ref>{{Cite journal|和書|author=宮地政司 |authorlink=宮地政司 |date=1950 |year=1950 |title=無線報時の利用について |journal=地學雜誌 |volume=59 |issue=3 |page =63 |pages=61-63 |at=&sect;6 |publisher=[[東京地学協会]] |location=[[東京都]] |issn=1884-0884 |doi=10.5026/jgeography.59.61 |naid=130000793225 |id={{JOI|JST.Journalarchive/jgeography1889/59.61}}、{{NCID|AN00322536}} |accessdate=2014-03-11}}{{オープンアクセス}}</ref>。
[[1960年代]]になると、[[天文学者]]は相対性理論の効果が[[時刻系]]に与える影響についての詳細な検討を始め、[[1964年]]に東京天文台（TAO、現[[国立天文台|NAOJ]]）の青木信仰[[博士]]が、相対論的効果による時刻標準の変動に関する論文を発表し<ref>{{Cite journal|author=Aoki, Shinko |date=1964-04 |year=1964 |title=Note on variability of the time Standard due to the relativistic effect |journal=Astron. J. |volume=69 |issue=3 |pages=221-223 |doi=10.1086/109259 |id={{bibcode|1964AJ.....69..221A}} }}</ref>、[[1967年]]には[[イェール大学]]の[[ジェラルド・クレメンス]][[教授]]他が、[[原子時計]]の年周変動に関する論文を発表する<ref>{{Cite journal|last=Clemence |first=G. M. |authorlink=ジェラルド・クレメンス |last2=Szebehely |first2=Victor |authorlink2=:en:Victor Szebehely |date=1967-12 |year=1967 |title=Annual variation of an atomic clock |journal=Astron. J. |volume=72 |issue=10 |pages=1324-1326 |doi=10.1086/110411 |id={{bibcode|1967AJ.....72.1324C}} }}</ref>。

[[一般相対性理論]]によれば、くるいのない理想的な時計であっても、それが刻む時刻は、その時計が過去に、どのような[[重力場]]のなかをどのような運動をしたか、によって変わってくる。このような時刻を「[[固有時]]」と呼ぶ。これに対して、共通の基準となる目盛りのついた[[時間]]と[[空間]]を「[[基準系|基準座標系]]」と呼び、このうちの時間座標を「{{仮リンク|座標時|en|Coordinate time}}」と呼ぶことがある{{Sfn|藤本眞克|1992|p=593|loc=&sect;2.3}}。地球上の時計の固有時は、主に[[太陽]]、地球自体、[[月]]、諸[[惑星]]の重力ポテンシャルの影響下にあるものと考えてよい。時計のある場所が、これらの[[天体]]に対して位置を変えるので、このポテンシャルの影響は一定量と変化量の合成となる。この変化量の最大のものは太陽のポテンシャルの変化によるもので、地球軌道が[[楕円]]であるため太陽からの距離が年周変化することで生じ、地球上の時計が一斉に全振幅 {{gaps|6.6|e=-10}} の年周変化をすることになる。これを時計面でみると秒の長さの変化が積算されるので、全振幅 {{gaps|3.3|u=[[ミリ秒|ms]]}} の年周変化を示すことになる。なお、変化とは、一切の重力ポテンシャルの影響から全く離れた場所の座標時に比較して測られる量を言う。また、地球ポテンシャルの影響として、時計の置かれている場所の[[標高]]（[[ジオイド]]からの高さ）の違いに対応して、{{gaps|1|u=[[キロメートル|km]]}}当たり{{gaps|1.1|e=-13}}の歩度差が生じる{{Sfn|虎尾正久|1967|p=41}}。

[[1967年]]に[[プラハ]]で開催された第13回[[国際天文学連合]] (IAU) では、原子時計に対する、[[太陽]]、[[月]]、[[惑星]]、[[地球]]の[[ポテンシャル]]の影響による相対論的効果が議論され局地差や周期変動に対する補正の式も提案されるが、まず実際に周期変動や局地差を検出することが先決で、補正方式は実験的事実に立脚すべきであるとの意見もあり結論を見ないで終わる{{Sfn|虎尾正久|1967|p=44}}{{Sfn|IAU|1967|pp=18-19}}。

[[1970年代]]に[[飛行機]]や[[ロケット]]に原子時計を搭載するなど様々な実験が行われ、原子時計に影響する相対論的効果が実験的に確認される{{Sfn|佐分利義和|1983|pp=60-62|loc=&sect;4}}。また、[[人工衛星]]の観測などにより地球全体のジオイドを把握できるようになる<ref>{{Cite journal|和書|author=宮地政司 |authorlink=宮地政司 |date=1974 |year=1974 |title=日本測地学会20周年紀念特別講演 時と測地―測地衛星と月レーザ観測のすすめ― |journal=測地学会誌 |volume=20 |issue=1-2 |page=103 |pages=100-104 |publisher=日本測地学会 |location=[[東京都]] |issn=2185-517X |doi=10.11366/sokuchi1954.20.100 |id={{JOI|JST.Journalarchive/sokuchi1954/20.100}} |accessdate=2014-02-11}}{{オープンアクセス}}</ref>。

そして、[[1980年]]に、[国際度量衡委員会]] (CIPM) の下部機関である秒の定義に関する諮問委員会（CCDS、現CCTF）は[[相対性理論]]の各種効果に対する、地球近傍での時計比較に必要となる補正を検討し、地球の重力ポテンシャルの差、速度の差および[[地球の自転]]を考慮して「TAI は、回転するジオイド上で実現される [[国際単位系|SI]] の秒を目盛りの単位とした、地心座標系で定義される座標時の目盛りである」と声明を発表する{{Sfn|BIPM|2013}}{{Sfn|BIPM|2006|p=68|loc=付録1}}。これ以後、国際原子時 (TAI) の作成に寄与する原子時計は、ジオイド上のSI秒を基準に補正を行うことになる{{Sfn|佐分利義和|1983|pp=62-63|loc=&sect;5}}。

=== GPS衛星を利用した時刻比較 ===
[[1983年]]4月、東京天文台（TAO、現[[国立天文台|NAOJ]]）で[[GPS衛星]]を利用した時刻比較方式の定常運用が開始されたことにより、東京天文台（TAO、現NAOJ）の原子時計は[[アメリカ海軍天文台]] (USNO)、国立標準局（NBS、現[[アメリカ国立標準技術研究所|NIST]]）、[[ドイツ]]の国立物理工学研究所 (PTB)、[[オーストリア]]のグラーツ工科大学 (TUG)、および国際報時局（BIH、現[[国際地球回転・基準系事業|IERS]]）の欧米の原子時計と一億分の一秒の[[正確度と精度|精度]]で時計[[較正|比較]]が可能となった。これによって、[[LORAN|ロランC]]の電波で東京天文台（TAO、現NAOJ）と時計比較している[[アジア]]諸国の原子時計も、1983年後半から欧米並の精度となり国際原子時の決定に寄与できることになった。その結果、国際原子時 (TAI) は欧米だけでなくアジア諸国を含む世界中の原子標準が生成に寄与する、本格的に国際的な時系となる。これまでは、[[極東]]地域のロランC電波は欧米の機関では遠すぎて精度よく受信することができないため、欧米の原子時計とアジア諸国の原子時計とは精度のよい時計比較ができず（典型的な精度比較で、欧米内で 0.05 [[マイクロ秒]]であるのに対し、アジアと欧米の間では、0.2 マイクロ秒）、極東地域の原子時計はパリの国際報時局（BIH、現IERS）が決めていた国際原子時を形成する[[平均]]の[[母集団]]に参加できていなかった。なお、GPS衛星を利用した時刻比較では時計の進み方に対する相対論的効果の補正も考慮されている<ref>{{Cite journal|和書|author=青木信仰 |author2=藤本眞克 |authorlink2=藤本眞克 |date=1984-01 |year=1984 |title=一億分の一秒の時計比較－国際的に結ばれた中央標凖時 |journal=天文月報 |volume=77 |issue=2 |pages=36-37 |publisher=[[日本天文学会]] |location=東京都[[三鷹市]] |issn=0374-2466 |naid=40002565686 |id={{NCID|AN00154555}} |url= http://www.asj.or.jp/geppou/archive_open/1984/pdf/19840205.pdf |format=PDF |accessdate=2013-12-29}}</ref>。
さらに、[[1984年]]2月には、電波研究所（RRL、現[[情報通信研究機構|NICT]]）でも、[[GPS衛星|汎地球測位システム (GPS) 衛星]]を利用した時刻比較受信機を開発、受信開始し、国際原子時 (TAI) への寄与するようになる{{Sfn|情報通信研究機構|2005}}。

=== 国際報時局から国際度量衡局への移管 ===
[[1985年]]に[[デリー]]で開催された[[国際天文学連合]] (IAU) 第19回総会において、決議B1号（時の責任）により、[[時刻]]の中央局である国際報時局 (BIH) を改組して、国際地球回転観測事業（IERS、現[[国際地球回転・基準系事業]]）を[[1988年]]1月から発足させることになる。また、[[国際測地学・地球物理学連合]] (IUGG) や国際電波科学連合 (URSI) の勧告などを考慮して、国際報時局 (BIH) が管理していた国際原子時 (TAI) を、[[国際度量衡委員会]] (CIPM) と[[国際度量衡総会]] (CGPM) の責任の元で[[国際度量衡局]] (BIPM) に移管すること認めた<ref>{{Cite journal|和書|author=[[古在由秀]] |date=1986-02 |year=1986 |title=第XIX回 IAU総会 |journal=天文月報 |volume=79 |issue=3 |pages=71-72 |publisher=[[日本天文学会]] |location=東京都[[三鷹市]] |issn=0374-2466 |id={{NCID|AN00154555}}、{{NDLJP|3304776}} |url= http://www.asj.or.jp/geppou/archive_open/1986/pdf/19860312.pdf |format=PDF |accessdate=2014-02-01}}</ref><ref>{{cite conference|author=IAU |authorlink=国際天文学連合 |date=1985-11 |year=1985 |title=ⅩⅨth General Assembly, Delhi, India, 1985 / ⅩⅨe Assemblee Generale, Delhi, Inde,1985 |conference=IAU General Assembly |conferenceurl=http://www.iau.org/administration/meetings/ | publisher=The International Astronomical Union |location=[[パリ|Paris]] |url= http://www.iau.org/static/resolutions/IAU1985_French.pdf |format=pdf |accessdate=2014-02-01 |language=[[英語]]/[[フランス語]] |pages=3-7}}</ref>。そして、[[1987年]]の第18回国際度量衡総会 (CGPM) の決議3により国際原子時 (TAI) を国際度量衡局 (BIPM) が管理することになった{{Sfn|飯島重孝|1994|p=22|loc=&sect;5}}{{Sfn|BIPM|2014}}。

==協定世界時==
{{main|協定世界時}}
[[協定世界時]] (UTC) は世界の法的な[[時刻]]の基礎で、国際原子時 (TAI) との差が整数秒に維持されている。[[地球の自転]]の[[角速度]]の変動により[[世界時]]の UT1 と協定世界時 (UTC) との差が0.9秒を超えないように実施される[[閏秒]]調整により、[[2013年]]2月現在、UTCはTAIから35秒遅れている。[[太陽]]がちょうど頭上最も高くなる時刻が[[正午]]近くであることは、閏秒調整により維持されているとも言える。この閏秒調整がある協定世界時 (UTC) は不連続な[[時刻系]]であるのに対して、閏秒調整のない国際原子時 (TAI) は連続で安定した時刻系である。閏秒調整は地球の自転の不規則な変動に応じて実施されるので、2つのUTC時刻間での正確な時間算出はその間に補正された閏秒表の参照を要する。この不便を避けるため、複数年にわたる長時間の正確な[[測定]]を要する科学用途では、協定世界時 (UTC) に代わり国際原子時 (TAI) が用いられる事がある（[[天体力学]]や[[暦]]では目的に応じて地球時 (TT)、地心座標時 (TCG) その他の時刻系を使い分ける）。このため、国際原子時 (TAI) は閏秒を扱えないシステムでも広く用いられる。UT1は[[国際地球回転・基準系事業]]（IERS）により計算されている。

== 脚注 ==
{{Reflist|2}}

== 参考文献 ==
* {{Cite journal|和書|author=飯島重孝 |date=1977-03-15 |year=1977 |title=IAU第16回総会に出席して |journal=日本時計学会誌 |issue=80 |pages=51-58 |publisher=日本時計学会 |location=[[東京都]] |issn=0029-0416 |naid=110002777551 |id={{NCID|AN00195723}} |accessdate=2014-01-26 |ref=harv}}{{オープンアクセス}}
* {{Cite journal|和書|author=飯島重孝 |date=1994-09-20 |year=1994 |title=標準時について |journal=日本時計学会誌 |issue=150 |pages=12-25 |publisher=日本時計学会 |location=[[東京都]] |issn=0029-0416 |naid=110002775947 |id={{NCID|AN00195723}} |accessdate=2014-02-11 |ref=harv}}{{オープンアクセス}}
* {{Cite journal|和書|author=岡崎清市 |date=1982-03-25 |year=1982 |title=時の標準 (<特集>第100号) |journal=日本時計学会誌 |issue=100 |pages=2-11 |publisher=日本時計学会 |location=[[東京都]] |issn=0029-0416 |naid=110002776045 |id={{NCID|AN00195723}} |accessdate=2014-01-26 |ref=harv}}{{オープンアクセス}}
* {{Cite journal|和書|author=佐分利義和 |date=1983-02 |year=1983 |title=周波数・時間計測における相対論効果 (周波数・時間標準特集号) -- (周波数と時間の計測) |journal=電波研究所季報 |volume=29 |issue=149 |pages=55-63 |publisher=電気通信振興会 |location=[[東京都]] |issn=0033-801X |naid=40002561713 |id={{NCID|AN00154260}} |url= http://www2.nict.go.jp/aeri/sts/stmg/ivstdc/siryou/1983/kihou_Vol.29_NO149_Feb1983_2.pdf |format=pdf |accessdate=2014-02-11|ref=harv}}
* {{Cite web |url=http://jjy.nict.go.jp/QandA/reference/chrono_table.html |title=資料室　標準電波/周波数標準/標準時　年表 |accessdate=2013-12-29 |author=情報通信研究機構 |authorlink=情報通信研究機構 |date=2005 |year=2005 |format=html |work=Ｑ＆Ａ及び資料・データ |publisher=情報通信研究機構 |language=日本語 |ref=harv}}
* {{Cite journal|和書|author=虎尾正久 |date=1967-12-10 |year=1967 |title=秒の定義の問題 (I) |journal=日本時計学会誌 |issue=44 |pages=40-45 |publisher=日本時計学会  |location=[[東京都]] |issn=0029-0416 |naid=110002777024 |id={{NCID|AN00195723}} |accessdate=2014-02-11 |ref=harv}}{{オープンアクセス}}
* {{Cite journal|和書|author=藤本眞克 |authorlink=藤本眞克 |date=1992-06-10 |year=1992 |title=時刻の基準と比較 |journal=応用物理 |volume=61 |issue=6 |pages=592-595 |publisher=[[応用物理学会]] |location=[[東京都]] |issn=2188-2290 |doi=10.11470/oubutsu1932.61.592 |naid=10006628860 |id={{JOI|JST.Journalarchive/oubutsu1932/61.592}}、{{NCID|AN00026679}} |accessdate=2014-03-29 |ref=harv}}{{オープンアクセス}}
* {{Citation|和書|author=BIPM |author-link=国際度量衡局 |year=2006 |date=2006-06 |others=訳・監修 （独）[[産業技術総合研究所]] 計量標準総合センター |title=国際文書第8版 (2006) 国際単位系（SI） 日本語版 |edition=8 |place=[[茨城県]][[つくば市]] |publisher=（独）産業技術総合研究所 計量標準総合センター |id=原書コード：ISBN 92-822-2213-6 |url= https://www.nmij.jp/library/units/si/R8/SI8J.pdf |format=pdf |accessdate=2014-01-30 |ref=harv}}
* {{Cite web |url= http://www.bipm.org/en/committees/cc/cctf/ccds-1970_fr.html |title=BIPM - CCDS 1970 |accessdate=2014-02-02 |author=BIPM |authorlink=国際度量衡局 |date=2013-09-18 |year=2013 |format=html |work=BIPM - CCTF |publisher=国際度量衡局 |language=[[フランス語]] |ref=harv}}
* {{Cite web |url= http://www.bipm.org/fr/CGPM/db/18/3/ |title=BIPM - Résolution 3 de la 18e CGPM |accessdate=2014-02-11 |author=BIPM |authorlink=国際度量衡局 |date=2014-02-11 |year=2014 |format=html |work=BIPM - CGPM |publisher=国際度量衡局 |language=[[フランス語]] |ref=harv}}
* {{cite conference|author=IAU |authorlink=国際天文学連合 |date=1967 |year=1967 |title=ⅩⅢth General Assembly, Prague, Czechoslovakia, 1967 / ⅩⅢe Assemblée Générale, Prague, Tchécoslovaquie, 1967 |conference=IAU General Assembly |conferenceurl=http://www.iau.org/administration/meetings/ |publisher=The International Astronomical Union |location=[[パリ|Paris]] |url= http://www.iau.org/static/resolutions/IAU1967_French.pdf |format=pdf |accessdate=2014-02-02 |language=[[英語]]/[[フランス語]] |ref=harv}}
* {{cite conference|author=IAU |authorlink=国際天文学連合 |date=1976 |year=1976 |title=ⅩⅥth General Assembly, Grenoble, France, 1976 / ⅩⅥe Assemblee Generale, Grenoble, France, 1976 |conference=IAU General Assembly |conferenceurl=http://www.iau.org/administration/meetings/ | publisher=The International Astronomical Union |location=[[パリ|Paris]] |url= http://www.iau.org/static/resolutions/IAU1976_French.pdf |format=pdf |accessdate=2014-01-17 |language=[[英語]]/[[フランス語]] |ref=harv}}

==関連項目==
* [[閏秒]]
* [[原子時計]]
* [[太陽時]]
* [[協定世界時]]
* [[世界時]]
* [[恒星時]]
* [[Network Time Protocol]]

==外部リンク==
* [http://www.bipm.fr/enus/5_Scientific/c_time/time_1.html 国際度量衡局]
* [http://hpiers.obspm.fr http://hpiers.obspm.fr website]
* [http://www.boulder.nist.gov/timefreq/general/faq.htm ''NIST Time and Frequency FAQs'']
{{Time topics}}
{{Time measurement and standards}}
[[Category:時間|こくさいげんしじ]]