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在上述两个参考系中，用做历表和动力学方程的时间变量基准不是 TCB 和TCG，而是质心力学时TDB（Barycentric Dynamical Time）和地球时TT（Terrestrial Time），关于地球时，曾经称为地球动力学时 TDT，1991 年后改称地球时 TT。两种动力学时的差别（TDB—TT）是由相对论效应引起的，它们之间的转换关系由引力理论确定。对实际应用而言，2000年IAU决议给出了两者之间的转换公式，即
式中，g 是地球绕日运行轨道的平近点角，（L-L J ）是太阳平黄经与木星平黄经之差，各由下式计算，即
这里JD（t）是时刻t对应的儒略日，其含义将在本节最后一段介绍。式（2.1）的适用时段为 1980—2050 年，误差不超过30μs（微秒）。在地面附近，如精确到毫秒量级，则近似地有
在新的时空参考系下，已采用IAU2009天文常数系统（见本书附录1），其中天文单位au采用了IAU2012年决议，它与长度单位“米”直接联系起来，不再沿用过去的相对定义方法，该值就是IAU2009天文常数系统中的值，即
关于时间基准，具体实现地球时TT 的是原子时。用原子震荡周期作为计时标准的原子钟出现于1949年，1967 年第十三届国际度量衡会议规定铯133原子基态的两个超精细能级在零磁场下跃迁辐射振荡9，192，631，770 周所持续的时间为一个国际制秒，作为计时的基本尺度。以国际制秒为单位，1958年1月1日世界时0时为原点的连续计时系统称为原子时，简写为TAI（法文Temps Atomique International 的缩写）。从1971 年起，原子时由设在法国巴黎的国际度量局（BIPM）根据遍布世界各地的50多个国家计时实验室的200 多座原子钟的测量数据加权平均得到并发布原子时和地球时只有原点之差，两者的换算关系为
原子时是当今最均匀的计时基准，其精度已接近10 -16 s（秒），10 亿年内的误差不超过1s。
在地球上研究各种天体（包括深空探测器）的运动问题，既需要一个反映天体运动过程的均匀时间尺度，又需要一个反映地面观测站位置（与地球自转有关）的测量时间系统。在采用原子时作为计时基准前，地球自转曾长期作为这两种时间系统的统一基准。但由于地球自转的不均匀性和测量精度的不断提高，问题也复杂化了，既要有一个均匀时间基准，又要与地球自转相协调（联系到对天体的测量）。因此，除均匀的原子时计时基准外，还需要一个与地球自转相连的时间系统，以及如何解决两种时间系统之间的协调机制。
恒星时（ST）。春分点连续两次过中天的时间间隔称为一“恒星日”，那么，恒星时就是春分点的时角，它的数值S等于上中天恒星的赤经α，即
这是经度为λ（不要与黄经混淆）处的地方恒星时。与下述世界时密切相关的格林尼治（Greenwich）恒星时S G ，由式（2.8）给出
格林尼治恒星时有真恒星时GST与平恒星时GMST之分。恒星时是由地球自转所决定的，那么地球自转的不均匀性就可通过它与均匀时间尺度的差别来测定。
世界时（UT）。与恒星时相同，世界时也是根据地球自转测定的时间，它以平太阳日为单位，以1/86400平太阳日为秒长。根据天文观测直接测定的世界时，记为UT0，它对应于瞬时极的子午圈。加上引起测站子午圈位置变化的地极移动的修正，就得到对应平均极的子午圈的世界时，记为UT1，即
Δλ是极移改正量。
由于地球自转的不均匀性，UT1并不是均匀的时间尺度。而地球自转不均匀性呈现三种特性：长期慢变化（每百年使日长增加1.6ms），周期变化（主要是季节变化，一年里日长约有0.001s的变化，除此之外还有一些影响较小的周期变化）和不规则变化。这三种变化不易修正，只有周年变化可用根据多年实测结果给出的经验公式进行改正，改正值记为Δ T s ，由此引进世界时UT2，即
相对而言，这是一个比较均匀的时间尺度，但它仍包含着地球自转的长期变化和不规则变化，特别是不规则变化，其物理机制尚不清楚，至今无法改正。
周期项Δ T s 的振幅并不大，而UT1又直接与地球瞬时位置相关联，因此，对于过去一般精度要求不太高的问题，就用 UT1 作为统一的时间系统。而对于高精度问题，即使UT2也不能满足，必须寻求更均匀的时间尺度，这正是引进原子时TAI作为计时基准的必要性。
国际原子时作为计时基准（TAI）的起算点靠近1958年1月1日的UT2 0时，有
因上述原子时TAI是在地心参考系中定义的具有国际单位制秒长的坐标时间基准，从1984年起，它就取代历书时（ET）正式作为动力学中所要求的均匀时间尺度。由此引入地球动力学时TDT（1991年后改称地球时TT），它与原子时TAI的关系为这一关系是根据 1977 年 1 月 1 日00 h 00 m 00 s （TAI）对应 TDT 为 1977 年 1 月1 d .0003725而来，此起始历元的差别就是该时刻历书时与原子时的差别，这样定义起始历元就便于用TT系统代替ET系统。
协调世界时（UTC）。有了均匀的时间系统，只能解决对精度要求日益增高的历书时的要求，也就是时间间隔对尺度的均匀要求，但它无法代替与地球自转相连的不均匀的时间系统。必须建立两种时间系统的协调机制，这就引进了协调世界时UTC。尽管这带来一些麻烦，国际上一直有各种争论和建议，但至今仍无定论，结果还是保留两种时间系统。
上述两种时间系统，在1958年1月1日世界时零时，TAI与UT1之差约为零：（UT1-TAI） 1958.0 =+0 s .0039，如果不加处理，由于地球自转长期变慢，这一差别将越来越大，会导致一些不便之处。针对这种现状，为了兼顾对世界时时刻和原子时秒长两种需要，国际时间“机构”引入第三种时间系统，即协调世界时 UTC。该时间系统仍就是一种“均匀”时间系统，其秒长与原子时秒长一致，而在时刻上则要求尽量与世界时接近。从1972年起规定两者的差值保持在±0 s .9以内。为此，可能在每年的年中或年底对UTC做一整秒的调整（拨慢1s，又称为闰秒），具体调整由国际时间局根据天文观测资料做出规定，可以在 EOP 的网站上得到相关的和最新的调整信息。到2012年7月1日为止，已调整35 s ，根据IERS（国际地球自转服务）最新公报，将在2015年6月30日最后一秒后引入闰秒，届时将有
具体由UTC到UT1的换算过程：首先从EOP网站下载最新的EOP数据（对于过去距离现在超过一个月的时间，采用B报数据，对于其他时间则采用A报数据），内插得到Δ UT，然后按式（2.12）计算即得到UT1：
通常给出的测量数据对应的时刻t，如不加说明，均为协调世界时UTC，这是国际惯例。
除上述时间系统外，在计算中常常会遇到历元的取法及几种年的长度问题。一种是贝塞耳（Bessel）年，或称假年，其长度为平回归年的长度，即 365.2421988平太阳日。常用的贝塞耳历元是指太阳平黄经等于280 ° 的时刻，如 1950.0，并不是1950年1月1日0时，而是1949年12月31日22 h 09 m 42 s （世界时），相应的儒略（Julian）日为2433282.4234。另一种就是儒略年，其长度为365.25平太阳日。儒略历元是指真正的年初，如1950.0，即1950年1月1日0时。显然，引用儒略年较为方便。因此，从1984年起，贝塞耳年被儒略年代替，这两种历元之间的对应关系列于表2.1中。
表2.1 两种历元的儒略日
为了方便和缩短有效字长，常用简约儒略日（MJD），定义为
例如，JD（1950.0）对应 MJD=33282.0。与上述两种年的长度对应的回归世纪（100年）和儒略世纪的长度分别为36524.22平太阳日和36525平太阳日。