Sekunda — definícia, meranie a základná časová jednotka SI

Medzinárodná sekunda

Podľa Medzinárodnej sústavy jednotiek je sekunda v súčasnosti definovaná ako trvanie 9 192 631 770 periód žiarenia, ktoré zodpovedá prechodu medzi dvoma hyperjemnými hladinami základného stavu atómu cézia-133. Táto definícia sa vzťahuje na atóm cézia v pokoji pri teplote 0 kelvinov (-273,15 stupňa Celzia; -459,67 stupňa Fahrenheita) (absolútna nula). Základný stav je definovaný pri nulovom magnetickom poli. Takto definovaná sekunda je ekvivalentná efemeridovej sekunde.

Medzinárodný štandardný symbol pre sekundu je s (pozri ISO 31-1)

Ekvivalent k iným časovým jednotkám

1 medzinárodná sekunda sa rovná:

• 1/60 minúta (1 minúta sa rovná 60 sekundám)
• 1/3 600 hodiny (1 hodina sa rovná 3 600 sekundám)
• 1/86 400 deň (1 deň v zmysle jednotiek, ktoré nie sú súčasťou Medzinárodnej sústavy jednotiek, sa rovná 86 400 sekundám)

V bežnom roku je 31 536 000 sekúnd, v priestupnom roku 31 622 400 sekúnd a v juliánskom roku 31 557 600 sekúnd.

Historický pôvod

Pôvodne bola sekunda známa ako "sekundová minúta", čo znamenalo druhé minútové (t. j. malé) delenie hodiny. Prvé delenie bolo známe ako "hlavná minúta" a zodpovedá minúte, ktorú poznáme dnes. Tretia a štvrtá minúta sa niekedy používali pri výpočtoch.

Koeficient 60 pochádza od Babylončanov, ktorí používali sexagesimálnu (základ 60) číselnú sústavu. Babylončania však svoje časové jednotky nedelia sexagesimálne (okrem dňa). Hodinu definovali starí Egypťania buď ako 1/12 dňa, alebo ako 1/12 noci, a preto sa obe menili podľa ročných období. Grécki astronómovia, napríklad Hipparchos a Ptolemaios, definovali hodinu ako 1/24 stredného slnečného dňa. Sexagesimálne delenie tejto strednej slnečnej hodiny vytvorilo sekundu 1/86,400 stredného slnečného dňa. ^[]

Grécke časové úseky, napríklad priemerný synodický mesiac, sa zvyčajne určovali pomerne presne, pretože sa vypočítavali na základe starostlivo vybraných zatmení, ktoré od seba delili stovky rokov - jednotlivé priemerné synodické mesiace a podobné časové úseky sa nedajú merať. Napriek tomu sa s rozvojom kyvadlových hodín, ktoré merali stredný čas (na rozdiel od zdanlivého času, ktorý ukazovali slnečné hodiny), stala sekunda merateľnou. Sekundové kyvadlo ako jednotku dĺžky navrhla už v roku 1660 Kráľovská spoločnosť v Londýne. Doba trvania jedného úderu alebo polperiódy (jeden výkyv, nie tam a späť) kyvadla dlhého jeden meter na zemskom povrchu je približne jedna sekunda.

V roku 1956 bola sekunda definovaná ako doba obehu Zeme okolo Slnka pre určitú epochu, pretože v tom čase sa už vedelo, že rotácia Zeme okolo vlastnej osi nie je dostatočne rovnomerná ako časový štandard. Pohyb Zeme bol opísaný v Newcombových tabuľkách Slnka, ktoré poskytujú vzorec pre pohyb Slnka v epoche 1900 na základe astronomických pozorovaní uskutočnených v rokoch 1750 až 1892. Takto definovaná sekunda je

zlomok 1/31,556,925.9747 tropického roka pre rok 1900 január 0 v 12-hodinovom efemeridovom čase.

Táto definícia bola ratifikovaná na 11. generálnej konferencii o mierach a váhach v roku 1960. Tropický rok v tejto definícii nebol meraný, ale vypočítaný zo vzorca opisujúceho tropický rok, ktorý sa lineárne znižuje v čase, preto je zaujímavý odkaz na konkrétny okamžitý tropický rok. Keďže táto sekunda bola nezávislou časovou premennou používanou v efemeridách Slnka a Mesiaca počas väčšiny dvadsiateho storočia (Newcombove tabuľky Slnka sa používali od roku 1900 do roku 1983 a Brownove tabuľky Mesiaca sa používali od roku 1920 do roku 1983), nazývala sa efemeridová sekunda.

Keď boli vyrobené atómové hodiny, stali sa základom definície sekundy, a nie otáčanie Zeme okolo Slnka.

Po niekoľkých rokoch práce Louis Essen z Národného fyzikálneho laboratória (Teddington, Anglicko) a William Markowitz z Námorného observatória Spojených štátov amerických (USNO) určili vzťah medzi frekvenciou hyperjemného prechodu atómu cézia a efemeridovou sekundou. Pomocou metódy merania so spoločným pohľadom založenej na prijímaných signáloch z rádiovej stanice WWV určili orbitálny pohyb Mesiaca okolo Zeme, z ktorého sa dal odvodiť zdanlivý pohyb Slnka v zmysle času meraného atómovými hodinami. Výsledkom bolo, že v roku 1967 trinásta Generálna konferencia o mierach a váhach definovala sekundu atómového času v Medzinárodnej sústave jednotiek (SI) ako

trvanie 9 192 631 770 periód žiarenia, ktoré zodpovedá prechodu medzi dvoma hyperjemnými hladinami základného stavu atómu cézia-133.

Základný stav je definovaný pri nulovom magnetickom poli. Takto definovaná sekunda je ekvivalentná efemeridovej sekunde.

Definícia druhého z nich bola neskôr na zasadnutí BIPM v roku 1997 spresnená tak, aby zahŕňala tvrdenie

Táto definícia sa vzťahuje na atóm cézia v pokoji pri teplote 0 K.

Z revidovanej definície by sa mohlo zdať, že ideálne atómové hodiny by obsahovali jediný atóm cézia v pokoji, ktorý vyžaruje jedinú frekvenciu. V praxi však táto definícia znamená, že vysoko presné realizácie sekundy by mali kompenzovať vplyv teploty okolia (žiarenie čierneho telesa), v ktorom atómové hodiny pracujú, a podľa toho extrapolovať hodnotu sekundy, ako je definovaná vyššie.

Druhý v hrách na hrdinov

Niekedy sa v rolových hrách sekunda používa na označenie malého časového úseku alebo jedného ťahu boja. Používa sa ako štandardný časový okamih a nemusí sa nevyhnutne vzťahovať na skutočnú sekundu a môže byť kratšia alebo dlhšia v závislosti od scenára.

Drobnosti

• Až do modernej doby sa stupne a hodiny delili postupne po 60 na pars minuta prima, pars minuta secunda, pars minuta tertia atď. To sa vyvinulo do modernej minúty a sekundy, ale pre menšie delenia sa teraz riadime desatinným delením. V niektorých jazykoch slovníky stále zachovávajú slovo tercia pre 1/60 sekundy, napríklad v poľštine (tercja) a arabčine (ثالثة).

Súvisiace stránky

• Skoková sekunda
• Rád veľkosti (čas)
• UTC
• Medzinárodná sústava jednotiek
• Hertz
• Becquerel