時間是一個基本物理量。時間測量滲透於人類活動、科學實驗和國家建設的各個領域，在社會發展的各個歷史時期都受到科學技術界和國務活動家們的重視。事實上，它是國計民生的一項基本工程，任何一個大國都擁有自己獨立的、併力圖保持同時代最好水平的時間標準和服務系統。在向信息化時代邁進的今天，人們的日常生活正處在時間的「包圍」之中。各類定時器、計算機、數據傳輸、電話傳真……，哪一樣都離不開精確的時間。國家活動的許多系統和部門，例如通信、電信、定位、導航、測繪等，其活動效率和質量，在很大程度上依賴於高精度時間服務保障。一個明顯的例子是：如果時間測量精度不能突破微秒（百萬分之一秒）量級的限制，那麼便不可能有今天的全球衛星定位系統，地球物理學將很難獲得今天空間測量所提供的精細信息，當然也就不可能有今天這樣準確的衛星氣象預報和精密制導的遠程武器系統。
時間標準的沿革
時間是一個連續流逝的物理量。它的測量依靠物質的連續運動。在原理上，任何一個連續運動的物理過程或物理量，都可以表徵成以時間為自變量的函數。如果這個運動過程或物理量的變化是可測的，那麼我們就可以以它為標準去測量時間。人類在進行時間測量的過程中，總是選取某種周期性運動過程。迄今為止，人類用以測量時間的周期運動過程大體可以分成三類，從而得到了三種科學的時間標準。
轉動體的自由旋轉。例如地球自轉。很久以前，人們認為地球自轉運動是均勻的，以它為標準獲得的時間標準稱為世界時。20世紀60年代之前，世界各國共同採用世界時為時間標準。但是，後來發現地球自轉運動並非均勻，通過觀測恆星測定地球自轉又帶有一些難以避免的誤差。因此世界時測定精度只有毫秒（千分之一秒）量級，滿足不了現代科學技術的應用需要。
天體克卜勒運動。即伴星體在引力作用下繞主星體的軌道運動。例如地球繞太陽的運動。天文學家由長期觀測發現，雖然地球繞太陽的公轉運動速度在一年當中是有變化的，但它公轉一周的時間卻相當穩定。如果把地球公轉周期的若干分之一定義為一秒，這樣的秒長或許會相當均勻。國際天文學會聯合會正是基於這樣的考慮，經過論證，於1956年決定採用以地球公轉運動為基礎的時間標準，這就是學術界所說的「曆書時」，並且規定從1960年開始，曆書時取代世界時作為國際時間標準。曆書時的秒長在理論上是均勻的，但要得到這樣的秒長相當困難，其測定精度比世界時測定精度高不了多少，仍然不能滿足現代科學技術發展的需要。
原子諧波振蕩運動。當以天體運動為基礎的宏觀時間標準不能適應科學發展需要的時候，人們的認識又向著另一個方向——微觀世界發展，開始了時間測量的又一個新進程。
我們知道，原子雖然很小，但它內部卻是一個很複雜的世界。每個原子都有一個原子核，核外分層排布著高速運轉的電子。當原子受到X射線或電磁輻射時，它的軌道電子可以從一個位置跳到另一個位置，物理學上稱此為「躍遷」。躍遷時，原子將吸收或放出一定能量的電磁波。這類電磁波同單擺一樣，是一種周期運動，只是它振蕩周期更短、更穩定罷了。既然如此，我們能不能像製造擺鐘那樣，利用原子的振蕩做出原子鐘呢？這是20世紀初期物理學家們熱烈討論的問題。到了1953年，英國國家物理實驗室率先利用銫原子躍遷振蕩運動做出了銫原子鐘。此後，其它類型原子鐘相繼問世。人們習慣上把原子鐘確定的時間稱為原子時。1967年10月，在印度新德裡召開的國際計量大會正式把由銫原子鐘確定的原子時定義為國際時間標準。
現代國際時間標準
現代國際時間的計量標準是國際原子時。它的基本單位是秒。一個原子時秒的長度是銫原子躍遷振蕩9192631770周所持續的時間。更長的時間單位由秒的累加而得。
國際原子時由設在法國巴黎的國際權度局（BIPM）建立並保持。BIPM分析處理全世界約50個時間實驗室的200多臺原子鐘數據，得到綜合時間尺度——國際原子時。中國科學院國家授時中心參與國際原子時的建立。目前，國家授時中心有19臺銫原子鐘和4臺氫原子鐘的數據定期傳送給BIPM，是對國際原子時的建立和保持作出貢獻的主要實驗室之一。
原子時秒長穩定，但時刻沒有物理內涵。世界時恰好相反，由於地球自轉速度逐年減慢、季節性不均勻變化等因素，它的秒長不均勻，但它的時刻對應於太陽在天空中的位置，反映地球在空間旋轉時地軸方位的變化。這不僅與人們的日常生活密切相關，而且具有重要科學應用價值。大地測量、天文導航和空間飛行體的跟蹤、定位等領域，需要知道瞬間地球自轉軸在空間中的角位置，即世界時時刻；而精密校頻、信息傳輸等應用領域，則要求均勻的時間間隔，即需要秒長穩定的原子時。
但是，時間服務部門一般不可能以同一個原子鐘為基礎發播時號，同時滿足性質完全不同的這兩種要求。於是就出現原子時和世界時如何協調的問題。
經有關國際學術組織的討論協商，目前的協調方法是：在1958年初，調整原子鐘，使原子時和世界時的時刻一致，然後原子鐘運轉積累原子時。由於地球自轉不均勻，原子時和世界時的時刻差就會增大。當這個差值接近0.9秒時，人為撥動原子鐘，使其增加或減少1秒，即實行所謂的「閏秒制」，使原子時時刻始終靠近世界時。這樣得到的時間尺度稱為「協調世界時（UTC：Coordinated Universal Time）」。從1972年起，協調世界時被確定為全世界的官方時間和國際民用時間標準。
目前，世界各國時間服務部門提供的標準時間，都是協調世界時。
中國標準時間
中國現代時間標準是中國科學院國家授時中心（英文縮寫為NTSC）建立並保持的原子時標準，其學術代號記為TA（NTSC），民用時間標準也是由該中心建立並保持的協調世界時，記為UTC（NTSC）。人們通常所說的中國標準時間，就是協調世界時UTC（NTSC）。
中國科學院國家授時中心利用一組原子鐘（目前為19臺銫原子鐘，4臺氫原子鐘），通過測量比對和算法設計，建立並保持著高精度中國原子時標準TA（NTSC）和協調世界時標準UTC（NTSC），並通過衛星與世界上主要時間實驗室保持定期時間對比。
目前，TA（NTSC）和UTC（NTSC）的準確度優於3×10-13，穩定度保持在10-15量級。國家授時中心保持中國協調世界時UTC（NTSC）與國際協調世界時UTC之差已經控制在±50納秒以內，即｜UTC－UTC（NTSC）|＜50ns。目前，在全世界50多個時間實驗室中，能達到這樣水平的有8個，分別是：美國海軍天文臺（USNO）、美國標準技術研究院（NIST）、德國物理技術研究所（PTB）、中國科學院國家授時中心（NTSC）、日本國家情報和通信技術研究所（NICT）、英國國家物理實驗室（NPL）、瑞士聯合實驗室（CH）、俄羅斯時空計量研究院（SU）。
為進一步提升時間基準自主保持能力，國家授時中心正在著手研製實驗室銫原子噴泉鍾，計劃2010年建成，秒穩達到1～2×10-13，日穩1～2×10-15，準確度1～2×10-15。
標準時間的傳遞
建立並保持某種時間標準，通過一定方式把代表這種標準的時間信息傳送出去，供應用者使用，這一整套工作，在國外叫時間服務（Time Service），在中國稱為授時。授時這一稱謂，或許來源於《尚書·堯典》中「乃命羲和。欽若昊天，曆象日月星辰，敬授人時」這段文字。
授時有著悠久的歷史。它隨科學技術的發展而不斷進步。
晨鐘暮鼓
在生產力低下的古代，人們曾經使用過敲鐘和擊鼓的方法進行報時。我國許多歷史名城至今還保留有古代的鐘樓和鼓樓。它們成為印證授時工作發展的歷史遺蹟。
據史料記載，在古長安，「以鐘鼓司晨」由來已久。漢唐時期，長安設有鐘樓、鼓樓，以晨鐘暮鼓方式報時。在元明清時期，鐘鼓報時體制仍得以維持。在古時，沒有摩天高樓阻擋，噪聲汙染甚微，清脆鐘聲和雄渾鼓聲可傳20裡之遠，足可滿足一個都市的報時需要。到了民國初年，計時鹹用新器，晨鐘暮鼓之聲遂在西安城消失。
1997年，西安市文物局複製古時景雲鍾懸於鐘樓，重製巨鼓置於鼓樓，在節假日推出「晨鐘暮鼓」仿古儀仗表演。為表現西安古城渾厚文化底蘊，或許也是因為現代中國國家授時中心設在西安市臨潼區，為彰顯西安在我國授時領域歷史傳承的重要地位，從2007年4月20日起，西安城內的鐘鼓樓全面恢復「晨鐘暮鼓」報時儀式。每天4次報時：上午9時，正午12時，下午3時，鐘樓上的景雲鍾分別敲響24次以報時；下午6時，鼓樓上的24面時令鼓齊鳴，然後鍾擊聞天鼓24響以報時。表演沿襲古制進行：古裝武士護送鳴鐘擊鼓手敲鐘擊鼓。有興趣的讀者不妨旅遊西安，實地品評晨鐘暮鼓報時的韻味。
落球報時
到了18世紀，航海事業蓬勃發展。海員迫切需要精確時間，以確定船隻位置和航行方向。但是，海浪淘淘，難聞敲鐘擊鼓之聲，於是出現「落球報時」。
所謂落球報時，就是人們在重要商埠的碼頭、港口豎立起高杆，在高杆頂端掛上氣球，按約定時刻落下氣球，藉以向海員報告時間。
今天看來，這種報時方法未免粗疏。但海員對它卻懷有崇敬之情。因為它為海員忠實服務近百年之久。
現代授時
20世紀初期，無線電進入實用階段。1902年，法國首先在巴黎艾菲爾鐵塔頂層試驗發播短波無線電時號，取得成功。接著，德國、英、美等國相繼試驗，收到良好效果。於是，一個嶄新的無線電授時的時代開始了。
目前，全世界有50多個國家通過短波（或長波）電臺每天發播各自的標準時間信號。有些國家還利用衛星、電視和網絡系統，開展授時服務。
我國現代授時工作，經國務院授權，由中國科學院國家授時中心（原中科院陝西天文臺）承擔。國家授時中心的總部設在陝西省西安市臨潼區。這裡建有國家時間標準實驗室，保持著我國的原子時標準和協調世界時標準。發播標準時間信號的長波電臺和短波電臺位於陝西蒲城縣。
我國標準時間的傳送方法
1.短波授時
波長在100m～10m，即頻率在3MHz～30MHz的無線電波段為短波波段。國家授時中心的短波電臺用2.5MHz、5MHz、10MHz、15MHz頻率全天連續發播我國短波無線電時號，呼號為BPM。短波授時信號覆蓋半徑超過3000公裡，用不同頻率交替發播結合覆蓋全國疆域。定時精度為毫秒量級。理論上，擁有短波無線電接收機的用戶，在任何地方任何時刻都可以收到至少一個頻率的BPM時號，不過，短波授時因電離層擾動等因素，信號有時會受到幹擾。BPM短波授時臺於1970年建成，1997年完成了技術改造。
2.長波授時
千米波段，即頻率在30KHz～300KHz的波段，為長波波段。國家授時中心的長波電臺呼號為BPL，發射頻率為100KHz。它每天定時（北京時間13h30m到21h30m）發播包括標準時間信號和導航信息的編碼信號。信號覆蓋範圍為我國內陸及近海海域，定時精度為微秒量級。用戶擁有專用長波定時接收機，便可在規定時間內接收BPL定時信號。
BPL長波授時臺於1986年建成並通過國家級技術鑑定，該項成果1988年獲得國家科技進步一等獎。目前，對其進行現代化技術改造的工作正在進行，預計2008年完成。屆時，新的長波授時系統將為用戶提供全天24小時連續服務，並提供時碼信息、差分衛星信息等更加豐富的時間和導航信息。
3.低頻時碼授時
國家授時中心採用68.5KHz頻段的連續波時碼授時體制的技術，2002年建成BPC低頻時碼授時臺，並試驗發播。低頻時碼授時的特點是利用微電子技術，使用戶設備可以做得非常簡單且價廉，具有十分廣闊的產業化前景。其終端產品之一的「電波鐘」被鐘錶業界稱為鐘錶產業「革命性」的變革，「它的出現開拓了時間計量的新裡程，從而將對世界經濟的發展產生重大的影響」。
為推動低頻時碼授時技術發展，考慮到覆蓋環渤海和長三角主要經濟區的目標，國家授時中心已經著手在河南商丘建設「國家授時中心低頻時碼連續發播臺」。2007年6月，商丘臺已經落成並開始試播。地波穩定覆蓋半徑1000公裡，天波覆蓋半徑3000公裡，授時精度±0.1毫秒。試播期間每天白天發8小時，晚上發7.5小時。正式發播後將24小時連續發播。
4.衛星授時
我國目前的衛星授時由北鬥衛星導航定位系統承擔。該試驗系統的時間由國家授時中心標校，與國家授時中心的協調世界時保持一致。
用戶擁有與專用衛星信號接收設備，便可通過北鬥系統實現衛星定時，定時精度優於微秒量級。
另外，國家授時中心每天定時接收美國全球定位系統GPS的時間信號，測定並在其出版的《時間頻率公報》上刊布GPS時間相對於協調世界時的改正值。用戶接收GPS時間，利用此改正值，可實現其時鐘與我國標準時間的對比，精度可好於微秒量級。
5.電視授時
目前，我國中央電視臺CCTV在其電視信號的垂直消隱間隔鍾插入由銫原子鐘提供的時間信息。國家授時中心對這些信息實施定時監測，即每天在0點和12點整，測量電視時間TS（CCTV）相對於協調世界時的差值，其結果刊布於《時間頻率公報》
用戶接收CCTV時間信號，加以改正，便可實現定時，精度約為10微秒。
6.網絡授時
利用網際網路傳送標準時間稱為網絡授時。目前，國家授時中心提供兩種計算機網絡時間服務：SNTP（Simple Network Time Protocol）校時軟體服務和「時間精靈」服務。網絡授時精度一般為幾十毫秒～幾百毫秒。
國家授時中心SNTP校時服務的IP位址是：210.72.145.44。「時間精靈（Timefairy）」實際上一種網頁時間校準服務，登陸時間精靈頁面http://www.time.ac.cn/times/timefairy.htm即可。
7.電話授時
利用電話網絡傳送標準時間稱為電話授時。目前，國家授時中心通過電話公用網絡提供時間服務的方式包括：通過專用電話時碼接收機方式；計算機+數據機的方式（ACTS）；電話語音報時服務。
通過專用電話時碼接收機，聯入電話線端子，通過撥打國家授時中心的服務專線029-83890342，即可自動獲得標準北京時間顯示和輸出，授時精度10毫秒。
計算機+數據機方式又稱自動計算機時間服務（ACTS：Auto Computer Time Service）。用戶的計算機通過數據機與電話線路連接後，在指定網站（國家授時中心「時間」科普網站http://www.time.ac.cn/serve/down.htm ）下載專用撥號校時軟體NTSCTIME，安裝後，通過撥打國家授時中心的服務專線029-83894117，即可同步校準用戶本地計算機的時鐘，授時精度10毫秒。
國家授時中心語音報時服務服務專線：029-83895117。採用音頻脈衝——「嘟」聲作為秒信號提示音，使用戶極為方便進行校時，報時誤差小於1秒。