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Panoramablick in die Uhrenhalle der PTB mit den vier Caesiumuhren CS1, CS2, CSF1 und CSF2.

Koordinierte Weltzeitskala UTC

Die Zeitskala UTC

Die Koordinierte Weltzeit UTC (Coordinated Universal Time) ist die internationale Grundlage für die Zeitbestimmung im täglichen Leben, aber auch für wissenschaftlich-technische Anwendungen in der Astronomie, Geodäsie, Navigation und Telekommunikation. UTC entsteht im Zusammenwirken von mehr als 70 Zeitinstituten weltweit, die über insgesamt ca. 400 Atomuhren verfügen. Die Koordinierung der Arbeit der Institute und die Verbreitung von UTC liegen in der Hand des Internationalen Büros für Maß und Gewicht (BIPM) in Paris. 

Die einzelnen Zeitinstitute, wie beispielsweise die PTB, realisieren mit ihren Atomuhren eine lokale atomare Zeitskala, in unserem Fall genannt UTC(PTB), die mit UTC in möglichst guter Übereinstimmung gehalten wird. Während der letzten beiden Jahre lag die Abweichung UTC - UTC(PTB) stets unter 10 ns (1 ns =1/1 000 000 000 s).

Durch Hinzufügen von einer bzw. zwei Stunden zu UTC(PTB) entsteht die gesetzliche Zeit in Deutschland, MEZ(D) bzw. MESZ(D). In gleicher Weise entstehen die Lokalzeiten in den verschiedenen Zeitzonen unter Verantwortung der jeweiligen, nationalen Zeitinstitute. 

Die Eigenschaften von UTC

Die Einführung der Zeitskala UTC geht auf Vorschläge des CCIR (Comité Consultatif International des Radiocommunications)  zurück, nach denen die Aussendung von Zeitzeichen weltweit "koordiniert", also bezogen auf eine gemeinsame Zeitskala erfolgen sollte. Hätte man hierfür die internationale atomare Zeitskala TAI verwendet, so hätten sich die Zeitzeichen nach und nach gegenüber der Anzeige der astronomischen Zeitskala UT1 (Mittlere Sonnenzeit am Nullten Längengrad) verschoben. Für die Navigation mittels der Position von Himmelskörpern ist aber die Kenntnis von UT1 notwendig, und die Aussendung von Zeitzeichen erfolgte teilweise gerade wegen der Bedürfnisse der Schifffahrt.

Da die astronomische Navigation in den 1960er Jahren noch von größerer Bedeutung war als heute, entschied man sich zur Einführung von UTC als Kompromisszeitskala: UTC und TAI haben das gleiche Skalenmaß, die Differenz zwischen UTC und UT1 wird aber durch Schaltsekunden auf unter 0,9 Sekunden begrenzt.

Die Zeitskala UTC wird, genau wie TAI, nur in Form von errechneten Standdifferenzen mit Bezug auf die in den einzelnen Zeitinstituten realisierten Zeitskalen UTC(k) publiziert. 1975 empfahl die 15. Generalkonferenz für Maß und Gewicht UTC als Grundlage der bürgerlichen Zeit, und entsprechend erfolgen die Aussendungen von Zeitzeichen koordiniert in UTC. Daraus erklärt sich die Forderung, dass die einzelnen Zeitskalen UTC(k) möglichst gut mit UTC übereinstimmen sollen. Zu diesem Zweck wird der Gang einer für die Realisierung von UTC(k) ausgewählten Uhr bestimmt und ihr Gang so manipuliert, dass die eben genannte Bedingung erfüllt wird. Wegen der gegenwärtig sehr guten Vorhersagbarkeit von UTC und der Qualität der verfügbaren Uhren gelingt dies recht gut. Anfang 2013 gab es weltweit 25 Zeitskalen UTC(k) mit einer Abweichung UTC-UTC(k) von weniger als 10 ns. Die Differenz UTC-UTC(PTB) hatte beispielsweise am 2. Januar 2013 den Wert 0,8 ns.