Sekunda: SI osnovna enota časa — definicija, merjenje in primeri

V mednarodnem sistemu enot je sekunda trenutno opredeljena kot trajanje 9 192 631 770 period sevanja, ki ustreza prehodu med dvema hiperfinima nivojema osnovnega stanja atoma cezija-133. Ta opredelitev se nanaša na atom cezija v mirovanju pri temperaturi 0 kelvinov (-273,15 stopinj Celzija; -459,67 stopinj Fahrenheita) (absolutna ničla). Osnovno stanje je opredeljeno pri ničelnem magnetnem polju. Tako definirana sekunda je enakovredna sekundi efemerid.

Mednarodni standardni simbol za sekundo je s (glej ISO 31-1).

1 mednarodna sekunda je enaka:

• 1/60 minuta (1 minuta je enaka 60 sekundam)
• 1/3,600 ure (1 ura je enaka 3.600 sekundam)
• 1/86.400 dan (1 dan v smislu enot, ki niso enote SI in so sprejete za uporabo v mednarodnem sistemu enot, je enak 86.400 sekundam)

V navadnem letu je 31.536.000 sekund, v prestopnem letu 31.622.400 sekund in v julijanskem letu 31.557.600 sekund.

Prvotno je bila sekunda znana kot "sekundna minuta", kar je pomenilo drugi minutni (tj. mali) del ure. Prva delitev je bila znana kot "glavna minuta" in je enakovredna minuti, ki jo poznamo danes. Tretja in četrta minuta sta se včasih uporabljali pri izračunih.

Faktor 60 izvira iz babilonskih časov, ki so uporabljali sekstagesimalni številski sistem (osnova 60). Vendar Babilonci svojih časovnih enot niso delili seksagezimalno (razen dneva). Stari Egipčani so uro opredelili kot 1/12 dnevnega ali 1/12 nočnega časa, ki se je spreminjal glede na letni čas. Grški astronomi, na primer Hiparh in Ptolemaj, so uro opredelili kot 1/24 srednjega sončnega dne. S spolno delitvijo te povprečne sončne ure je bila druga ura 1/86.400 povprečnega sončnega dneva. ^[]

Grška časovna obdobja, na primer srednji sinodični mesec, so bila običajno precej natančno določena, ker so bila izračunana na podlagi skrbno izbranih mrkov, med katerimi je bilo več sto let razlike - posameznih srednjih sinodičnih mesecev in podobnih časovnih obdobij ni mogoče izmeriti. Kljub temu je z razvojem nihalnih ur, ki so merile srednji čas (v nasprotju z navideznim časom, ki so ga prikazovale sončne ure), postal merljiv. Kraljeva družba v Londonu je že leta 1660 predlagala sekundno nihalo kot dolžinsko enoto. Trajanje enega udarca ali polovične periode (en zamah, ne naprej in nazaj) nihala, dolgega en meter, na zemeljski površini je približno ena sekunda.

Leta 1956 je bil drugi čas opredeljen kot čas vrtenja Zemlje okoli Sonca za določeno obdobje, saj je bilo do takrat ugotovljeno, da vrtenje Zemlje okoli lastne osi ni dovolj enakomerno kot merilo časa. Gibanje Zemlje je bilo opisano v Newcombovih tabelah o Soncu, ki na podlagi astronomskih opazovanj, opravljenih med letoma 1750 in 1892, podaja formulo za gibanje Sonca v epohi 1900. Tako opredeljena sekunda je

delež 1/31.556.925,9747 tropskega leta za leto 1900, januar 0, ob 12-urnem času efemerid.

To opredelitev je leta 1960 ratificirala enajsta Generalna konferenca o utežeh in merilih. Tropsko leto v opredelitvi ni bilo izmerjeno, temveč izračunano na podlagi formule, ki opisuje tropsko leto, ki se s časom linearno zmanjšuje, zato je zanimivo sklicevanje na določeno trenutno tropsko leto. Ker je bila ta sekunda neodvisna časovna spremenljivka, ki se je uporabljala v efemeridah Sonca in Lune večino dvajsetega stoletja (Newcombove tabele Sonca so se uporabljale od leta 1900 do 1983, Brownove tabele Lune pa od leta 1920 do 1983), so jo poimenovali efemeridna sekunda.

Ko so bile izdelane atomske ure, so te postale osnova za opredelitev sekunde in ne obrat Zemlje okoli Sonca.

Po več letih dela sta Louis Essen iz Nacionalnega fizikalnega laboratorija (Teddington, Anglija) in William Markowitz iz Ameriškega pomorskega observatorija (USNO) določila povezavo med frekvenco hiperfinega prehoda cezijevega atoma in sekundo efemerid. Z metodo merjenja s skupnim pogledom, ki temelji na sprejetih signalih radijske postaje WWV, sta določila orbitalno gibanje Lune okoli Zemlje, iz katerega je bilo mogoče sklepati na navidezno gibanje Sonca v smislu časa, izmerjenega z atomsko uro. Leta 1967 je trinajsta generalna konferenca o utežeh in merah sekundo atomskega časa v mednarodnem sistemu enot (SI) opredelila kot

trajanje 9 192 631 770 period sevanja, ki ustreza prehodu med dvema hiperfinima nivojema osnovnega stanja atoma cezija-133.

Osnovno stanje je definirano pri ničelnem magnetnem polju. Tako definirana sekunda je enakovredna sekundi efemerid.

Opredelitev drugega je bila pozneje izboljšana na srečanju BIPM leta 1997, tako da je vključevala izjavo

Ta opredelitev se nanaša na cezijev atom v mirovanju pri temperaturi 0 K.

Zdi se, da spremenjena opredelitev pomeni, da bi idealna atomska ura vsebovala en sam cezijev atom v mirovanju, ki oddaja eno samo frekvenco. V praksi pa definicija pomeni, da bi morale zelo natančne realizacije sekunde kompenzirati učinke temperature okolja (sevanje črnega telesa), v katerem delujejo atomske ure, in ustrezno ekstrapolirati na vrednost sekunde, kot je opredeljena zgoraj.

V igrah igranja vlog se sekunda včasih uporablja za majhno časovno obdobje ali en sam obrat v boju. Uporablja se kot standardni časovni trenutek in se ne nanaša nujno na pravo sekundo, lahko pa je krajša ali daljša, odvisno od scenarija.

• Do moderne dobe so stopinje in ure delili s 60 zaporedoma v pars minuta prima, pars minuta secunda, pars minuta tertia in tako naprej. To se je razvilo do sodobne minute in sekunde, za manjše delitve pa zdaj uporabljamo decimalno delitev. V nekaterih jezikih slovarji za 1/60 sekunde še vedno ohranjajo besedo za tretjino, na primer v poljščini (tercja) in arabščini (ثالثة).

• Prestopna sekunda
• Redi velikosti (čas)
• UTC
• Mednarodni sistem enot
• Hertz
• Becquerel