Systemy czasu
Do połowy XX wieku podstawą pomiaru czasu był ruch obrotowy Ziemi. Czas astronomiczny oparty na ruchu obrotowym Ziemi nosi nazwę czasu obrotowego. Szczególnymi rodzajami czasu obrotowego są czas słoneczny, dla którego „zegarem” jest ruch obrotowy Ziemi odmierzany kątem godzinnym Słońca oraz czas gwiazdowy, dla którego „zegarem” jest ruch obrotowy Ziemi odmierzany kątem godzinnym punktu równonocny wiosennej. W zadanym momencie czas obrotowy w dwóch różnych punktach na powierzchni Ziemi jest różny — z wyjątkiem sytuacji gdy punkty te leżą na tym samym południku geograficznym. Różnica czasu obrotowego w dwóch punktach na Ziemi odpowiada różnicy długości geograficznej tych punktów. Za podstawową jednostkę czasu obrotowego przyjęto sekundę średniego czasu słonecznego, zdefiniowaną jako 1/86400 część średniej doby słonecznej. Skala czasu obrotowego jest niejednostajna.
Gwiazdką oznaczone zostały wartości obowiązujące w okresie od 1 stycznia 2017 r. do co najmniej 30 czerwca 2017 r.
W 1954 roku X Generalna Konferencja Wag i Miar (Conférence Général des Poids et Mesures) zdefiniowała jako podstawę pomiaru czasu bardziej jednostajną astronomiczną skalę czasu, której podstawą był ruch orbitalny Ziemi wokół Słońca. Ruch orbitalny Ziemi został opisany w tablicach Słońca Newcomba. Zawiera on model matematyczny pozornego ruchu Słońca na epokę 1900.0, opracowany na podstawie obserwacji astronomicznych z XVIII i XIX wieku. Czas ten nazwano Czasem Efemeryd (ET) i za jego jednostkę wynikającą z długości okresu obiegu Ziemi wokół Słońca na epokę 1900.0 przyjęto tzw. sekundę efemerydalną. Definicja ta została ratyfikowana przez XI Generalną Konferencję Wag i Miar w 1960 roku.
Wzorcem o wiele doskonalszym od astronomicznego, pod względem jednostajności skali czasu, jest wzorzec atomowy. W 1971 roku za podstawę pomiaru czasu na Ziemi przyjęto, zdefiniowaną na 59. sesji Międzynarodowego Komitetu Miar (1970) i zaaprobowaną przez XIV Generalną Konferencję Wag i Miar (1971), skalę Międzynarodowego Czasu Atomowego (TAI).
Wraz z rozwojem ziemskich i niebieskich systemów odniesienia, przyjęciem nowych definicji uwzględniających subtelne efekty mechaniki relatywistycznej (ogólnej i szczególnej teorii względności), a także rozwojem technologii i pojawieniem się nowych potrzeb dotyczących bardzo precyzyjnej rachuby czasu, wprowadzono szereg dalszych skal związanych z międzynarodową skalą czasu TAI, takich jak TT, TCG, TCB i GPST.
Rysunek obok przedstawia wykresy zależności pomiędzy współcześnie używanymi skalami czasu: TAI, UT1, UTC, TT, TCG, TCB, GPST i in. Widoczna "nieliniowość" skali czasu TCB powodowana jest przez post-newtonowskie efekty związane z ruchem orbitalnym Ziemi. Nieliniowość skali czasu UT1 związana jest, z kolei, ze spowalniającym ruchem obrotowym Ziemi, a "schodkowy" wykres skali UTC z wprowadzaniem, co jakiś czas, tzw. sekundy przestępnej pozwalającej na utrzymywanie UTC we względnej zgodności z czasem słonecznym przy zachowaniu skali czasu atomowego.