世界時的3種形式：UT0、UT1、UT2都受地球自轉中存在的不可預計的和長期變化的影響。
由於上述種種原因，按地球自轉制定的世界時的秒長仍有較大的誤差，有時可達10-7量級，相當於每3個半月差1秒。在現代科學技術發展的情況下，這麽大的誤差是不允許的。另外，在地球自轉的基礎上修正來修正去，總是不夠理想，於是人們又去尋找定義秒長的新方法。
利用地球的公轉確定秒長——歷書時
大家知道，地球除了自轉以外，還有公轉。地球繞太陽公轉壹周的時間就是壹年，地球繞太陽公轉，也可以想象為壹個巨大的時鐘。太陽與地球的連線相當於指針，就像壹種秒針上帶有“小衛星”的鬧鐘壹樣。不過“小衛星”轉1周的時間是印秒，地球繞太陽轉1周的時間卻是1年。
誠然，地球公轉的速度並非恒定不變，但是地球的公轉周期卻相當穩定。把地球公轉周期的若幹分之壹定為1秒，這樣的秒長也是相當均勻的。
1952年制定了以地球繞太陽的公轉周期為基準的計時系統，稱為“歷書時”，記為ET。
為了把歷書時用於實際，在給歷書時ET定義時，要考慮ET與UT的銜接，應用時才不致於產生混亂和不必要的麻煩，做法是這樣的：(1)使世界時向歷書時過渡時不要產生時刻的中斷；
(2)使歷書時的秒長與世界時的秒長盡量壹致。
根據上面的原則，1960年在采用歷書時的時候規定：歷書時的起始時刻是世界時1900年1月1日0時正，在時刻上嚴格與世界時銜接起來。
歷書時的秒即是上述1990年1月1日0時正開始的回歸年長度的1／31556925。9747。
由於回歸年長度不受地球自轉速度的影響，所以歷書時的秒長是均勻的。
由於技術上的原因，壹般通過觀測月亮來測定歷書時。在1960～1967年，曾用改良的布朗月歷表得到的歷書時稱為ET0；1968～1971年，使用新的天文常數系統，並對布朗級數的壹項錯誤進行修正後測定的歷書時稱為ET1；而從1972年至今，研究了布朗級數的新展開式，得到的歷書時稱為ET2。
歷書時在理論上是壹種均勻時，但不太容易得到；連續幾年的天文觀測，才能得到±1×10^-9的精度。
事物總是壹分為二的，歷書時的秒與世界時的秒比較起來，精度是提高了不少。對於±1×10^-9的精度而言，經過30年的積累才會產生±1秒的誤差。但這個精度也不能滿足現代科學發展的需要，同時，歷書時需要長時間的天文觀測，這使得人們又去尋找和定義新的時間基準了。
盡管如此，歷書時仍作為壹個天文常數保存下來，在大地測量和天文學的研究上，仍然有重要的參考價值。
原子時
1967年第十三屆世界度量衡會議上，決定采用原子時，記為AT。
原子時的秒長就是用原子躍遷頻率的周期來確定的。
現代原子時的秒長是這樣定義的：銫133原子在基態的兩個超精細能級結構間零場躍遷時，幅射頻率的9192631770個周期的時間間隔為1秒。
人們習慣於使用世界時，為了不給使用造成麻煩，必須使原子時與世界時很好地銜接起來。
選取1958年1月1日UT2的0時為原子時的時刻起點，即要求滿足：(AT-UT2)1958·0=0
因為技術上的原因，在實現這個規定時只得到了：(AT-UT2)1958·0=0.0039秒
此值做為壹個歷史常數被保存下來，應用時扣除這微小的修正量就行了。
原子時的秒長是靠我們前面所討論過的原子鐘來復現的，與地球、太陽相比，原子鐘的體積小得多了，可以很好地將它保存在實驗室裏。我們已經知道原子鐘的原理，它很少受外界條件的影響，是更為客觀更為恒定的時間基準。保存在原子鐘裏的原子時的秒長容易測定和應用，不需要進行長時間的天文觀測。而它酌穩定度和準確度卻十分高，壹般可達±1×10^-12或更高，正像前面我們已經講過的那樣，相當於30萬年差1秒。
協調世界時、閏秒
世界時、歷書時、原子時3種計時系統都是通過尋找壹個均勻運動周期來定義秒長，由於地球的自轉和公轉的周期都很長，所以世界時和歷書時的秒長是通過對長周期的等分而得到的。而原子躍遷頻率的周期很短，所以原子時的秒長是通過對短周期的倍乘而得到的。
另外，我們已經知道UT是以地球自轉周期來定義的，而地球自轉的速度是不均勻的，所以，嚴格地說，UT不是“均勻時”。在3種世界時UTo、UT，、UT2中，UT2雖然經過了3次修正，比較均勻，但也只能稱為“準均勻時”，因為還有地球自轉的長期變化和隨機跳動無法修正。地球繞太陽公轉的周期是均勻的，原子躍遷頻率的周期也是均勻的，所以歷書時和原子時都可以稱為均勻時。
也許有人會問，既然原子時的秒長最精確，那麽，世界時和歷書時就可以不要了。
其實不是這樣。世界時UT和歷書時ET還不能廢除，因為它們各有各的用處。這3種計時系統之間有區別又有聯系，它們之間可以相互換算，但不能互相取代。在某種意義上講，它們互相補充了對方的不足。
世界時UT與人們的生活聯系最密切，若把UT取消了，人們的生活將感到很不方便，在航海、航空上也都離不開UT；正因如此，原子時的時間起點也必須和世界時嚴格對準。
這3種計時系統如何應用，還要看使用場合。在要求不高時，用世界時UT就可以了。在要求比較高時，就用原子時。歷書時壹般只在天文、大地測量等場合使用。當然原子時是當代最精確的計時系統。
問題是使用了統壹的原子時的秒長以後產生了新的矛盾，因為原子時的秒長與世界時的秒長並不完全相等。時間壹長，原子時就偏離了世界時，如從1958年開始建立原子時算起，到1971年年底止的壹段時間裏，世界時落後於原子時將近10秒，而且差異越來越大，這對使用部門來說意見很大。協商的結果，就產生了“協調世界時”，記為UTC。
協調世界時不是壹種獨立的計時系統，而是壹種服務方法。3種計時系統UT、ET、燈分別保留了各自的定義，在它們之間進行換算或在應用中產生矛盾時，人為地采用壹種跳秒的方法來“協調”，以利於應用，這就是“協調世界時”的實質。
壹般來說，我們使協調世界時的秒長，忠實地反映原子時的秒長，規定在|UTC-UT|〉0.9秒(1974年以前是0.7秒)時，做1秒的整數跳動，稱為閏秒。閏秒由國際時間局(BIH)通知，壹般在每年的元旦進行。如仍不夠，則在7月1日再閏壹次。
這種協調世界時從1972年1月1日開始實行。1971年12月31日做了-0.107758秒的特殊跳秒，這樣到1972年1月1日時，AT與UTC整差10秒，也作為壹個歷史常數保存下來。
協調世界時，可以這樣來理解：時刻用世界時的，方便使用；時間間隔(即秒長)采用原子時的，提高精度。這樣做協調時就要偏離世界時，再采用閏秒的方法來修正。
當然，閏秒這種辦法也不是沒有缺點的，有時，閏秒會攪亂計時系統的連續工作，所以要求取消閏秒的呼聲正在增長。
就是為了確定這短短的1秒鐘，人們不知道花費了多少辛勤的勞動，開了多少次國際性專業會議，並建立專門的國際機構來研究它。比如在1954年第十屆國際度量衡會議上，專門成立了“秒定義咨詢委員會”……經過人們長期的努力，使秒的定義逐步完善起來。雖然如此，直到現在為止，關於秒的定義問題仍有許多理論和技術上的問題有待進壹步解決。