Швидкий розвиток науки і техніки з середини XX ст. привів до створення принципово нових методів обчислення часу. З цією метою створені прилади, в яких проходять автономні коливальні процеси високої стабільності. В усіх приладах, що часто називають стандарти частоти, вимірювання часу базується на підрахунку числа коливань, що виникають в системі приладу.

Так, в кварцових годинниках відбуваються високочастотні коливання кварцової пластинки під дією змінного електричного струму, що забезпечує обчислення часу з точністю до 10^-6с. В атомних годинниках використовується строго визначена частота електромагнітних коливань, що випромінює атом при квантовому переході між енергетичними рівнями, причому точність часу підвищена до 10^-11 – 10^-12 секунди.

Застосування цих приладів дало можливість помітити невелике відхилення у рівномірності обертання Землі, що відбувається через

1. гравітаційну дію Місяця і Сонця (період обертання Землі повільно збільшується на 0^s,0014 за 100 років);

2. сезонний перерозподіл повітряних та водяних мас на Землі (змінює тривалість доби на ±0^s,001);

3. несподівані і нерегулярні порушення рівномірності обертання Землі, причини, яких ще не з’ясовано (змінює тривалість доби на ±0^s,004).

І хоча нерівномірність обертання Землі дуже мала, все ж тривалість сонячної доби не строго стала, і ця одиниця часу з її похідними вже не може служити еталоном в тих наукових дослідженнях, де необхідно знати час з точністю не нижче 0^s,000001.

Тому була розроблена система виміру часу, що базується на надстабільному еталоні частоти, де використовуються електромагнітні коливання, які випромінюють атоми ізотопу металу цезію-133 (¹³³Сs). Час, виміряний в цій системі, отримав назву атомного часу. За одиницю часу прийнято атомну секунду, що рівна тривалості 9 192 631 770 коливань, що відповідає резонансній частоті квантового переходу надтонкої структури основного стану атома ¹³³Сs^*. Атомна секунда прийнята за одиницю часу в Міжнародній системі одиниць вимірів.

Невеликі аперіодичні нерівномірності в обертанні Землі приводять до незначних розбіжностей між астрономічним середнім часом і атомним часом. Тому регулярно 31 грудня в кінці доби вноситься поправка, яку добавляють до закінчення року, або виключають її.