Sekund

En anden (russisk betegnelse: s ; international: s ; grafisk: ″ ) er en tidsenhed , en af ​​grundenhederne i International System of Units (SI) og CGS -systemet . Derudover er det en tidsenhed og er en af ​​hovedenhederne i ISS , MKSA , MKSK , MKSG , MKSL , MSK , MSS , MKGSS og MTS systemerne [1] .

Repræsenterer et tidsinterval svarende til 9 192 631 770 strålingsperioder , svarende til overgangen mellem to hyperfine energiniveauer i grundtilstanden for cæsium-133- atomet , som er i hvile ved 0 K. Den nøjagtige tekst af den nuværende definition af den anden, godkendt af XIII General Conference on Weights and Measures (CGPM) i 1967, er som følger [2] [3] :

En anden er en tid svarende til 9.192.631.770 strålingsperioder svarende til overgangen mellem to hyperfine niveauer af cæsium-133-atomets grundtilstand.

I 1997 præciserede den internationale komité for vægte og mål (CIPM), at denne definition refererer til et cæsiumatom i hvile ved en temperatur på 0  K [2] .

Multipler og submultipler

Med måleenheden "anden" bruges som regel kun SI-præfikser (undtagen deci- og centi-). Til måling af store tidsintervaller bruges enhederne minut , time , dag osv.

Multipler Dolnye
størrelse titel betegnelse størrelse titel betegnelse
101 s _ tisekund das das 10 −1 sek afgørende sekund ds ds
10 2 s hektosekund gs hs 10-2 sek _ hundrede sekund ss cs
10 3 s kilosekund ks ks 10-3 sek _ millisekund Frk Frk
10 6 s megasekund FRK Frk 10-6 sek _ mikrosekund Frk µs
10 9 s gigasekund Gs Gs 10-9 sek _ nanosekund ns ns
10 12 s terasecond Ts Ts 10-12 sek _ picosekund ps ps
10 15 s petasekund Ps PS 10-15 sek _ femtosekund fs fs
10 18 s eksasesekund Es Es 10-18 sek _ attosekund es som
10 21 s zettasekund Z'er Z'er 10-21 sek _ zeptosekund Z'er Z'er
10 24 s yottasekund Er Ys 10-24 sek _ joctosekund er ys
     anbefales til brug      anvendelse anbefales ikke      ikke brugt eller sjældent brugt i praksis

Ækvivalens til andre tidsenheder

1 sekund er lig med:

Navnets oprindelse

Udtrykket er lånt i 1700-tallet fra latin, hvor secunda , bogstaveligt "anden", er en forkortelse af udtrykket pars minuta secunda  , "lille anden del" ( timer ), i modsætning til pars minuta prima  , "lille første del" (timer). Ordet andet kommer fra den latinske sætning secunda divisio [4] . Dette betyder den anden division af timen (i det sexagesimale talsystem ).

Historien om anden definitioner

Før fremkomsten af ​​mekaniske ure

Beboere i det gamle Egypten delte dagen og natten en halv dag i 12 timer allerede, i hvert fald fra 2000 f.Kr. e. På grund af de forskellige varigheder af nat- og dagperioderne, på forskellige tidspunkter af året, var varigheden af ​​den egyptiske værdien af ​​variablen. Græske astronomer fra den hellenistiske Grækenland -periode af Hipparchus og Ptolemaios opdelte dagen på grundlag af det tres-dimensionelle talsystem og brugte også den gennemsnitlige time ( 1 ⁄ 24 dage) , simple indsatser i timen ( 1 ⁄ 4 , 2 ⁄ 3 osv.) og karaktertid ( 1 ⁄ 360 dage eller 4 moderne minutter), men ikke moderne minutter eller sekunder [5] .

I Babylonien efter 300 f.Kr. e. dagen blev divideret seksagesimalt, dvs. med 60, det resulterende segment blev divideret med yderligere 60, derefter igen med 60, og så videre, op til mindst seks cifre efter den sexagesimale separator (hvilket gav en nøjagtighed på mere end to moderne mikrosekunder). For eksempel, i løbet af deres år, blev der brugt et 6-bit brøktal fra varigheden af ​​en dag, selvom de ikke var i stand til fysisk at måle et så lille hul. Et andet eksempel er varigheden af ​​den synodiske måned , som udgjorde 29; 31.50.8.20 dage (fire fraktioneret 60-sidet kategori), som blev gentaget af Gipparch og Ptolemæus , og hvad der nu er varigheden af ​​den gennemsnitlige synodiske måned i den jødiske kalender , selvom det er beregnet til 29 dage 12 timer og 793 Helek (hvor 1080 Helekov er 1 time) [6] . Babylonierne brugte ikke en tidsenhed "time", men brugte i stedet en dobbelt time på 120 moderne minutter, samt en gradus-tid, der varede 4 minutter og en "tredje del", der varede 3 1 ⁄ 3 moderne sekunder ( Helek i en moderne jødisk kalender) [7] , Men de delte ikke længere disse mindre enheder. Ingen af ​​de tres dele af dagen er aldrig blevet brugt som en selvstændig tidsenhed.

I år 1000 bestemte den persiske lærde Al-Biruni tidspunkterne for fuldmåner for bestemte uger i form af antal dage, timer, minutter, sekunder, tredjedele og kvartaler, regnet fra søndag middag [8] . I 1267 fastlagde den engelske filosof og naturforsker Roger Bacon tidsintervallerne mellem fuldmåner i antal timer, minutter, sekunder, tredjedele og kvarte ( horae , minuta , secunda , tertia , quarta ) efter middag på bestemte dage [9] . Tredje  - "tredje", i betydningen "tredje division af timen", - eksisterer for at betegne 1⁄ 60 sekunder og nu på nogle sprog, såsom polsk. tercja og tur. salise , denne enhed er dog meget lidt brugt, og små tidsperioder er udtrykt i decimalsekunder (tusindedele, milliontedele osv.).

Sekunder i tiden for mekaniske ure

Den første kendte kopi af fjederuret med en anden pil er uret af en ukendt mester med billedet af Orpheus fra Fremersdorf-samlingen, dateret mellem 1560 og 1570 [ 10] : 417–418 [11] . I 3. kvartal af det 16. århundrede skabte den osmanniske encyklopædist Takiyuddin al-Shami et ur med mærker hvert 1/5 minut [12] . I 1579 designede den schweiziske urmager og instrumentbygger Yosta Burga Wilhelm IV landskabsuret , som viste sekunder [10] : 105 .

I 1581 reflekterede den danske videnskabsmand stille og roligt uret i sit observatorium, som viste minutter, så de begyndte at vise sekunder.

Det blev muligt at måle sekunder med tilstrækkelig nøjagtighed med opfindelsen af ​​et mekanisk ur , der gør det muligt at opretholde den "gennemsnitlige tid" (i modsætning til den "relative tid" vist af det solrige ur). I 1644 beregnede den franske matematiker Maren Meresenn , at pendulet med en længde på 39,1 tommer (0,994 m) vil have en vibrationsperiode med standardtyngdekraft nøjagtigt 2 sekunder - 1 sekund at bevæge sig fremad og 1 sekund at bevæge sig tilbage - giver ham mulighed for at tælle præcise sekunder.

I 1670 føjede Londons urmager William Clement et sådant andet pendul til Christian Huygens' originale pendulur [13] . Fra 1670 til 1680 forbedrede Clement sin mekanisme flere gange, hvorefter han præsenterede det urskab, han lavede, for offentligheden. Dette ur brugte en anker-escapement -mekanisme med et sekunders pendul, der viste sekunder på en lille underskive. Denne mekanisme, på grund af mindre friktion, krævede mindre energi end det tidligere brugte pin escapement [ design og var nøjagtig nok til at måle sekunder som 1⁄ 60 minutter. I flere år blev produktionen af ​​sådanne ure mestret af engelske urmagere og spredte sig derefter til andre lande. Fra nu af blev det således muligt at måle sekunder med passende nøjagtighed.

Moderne mål

Som en tidsenhed kom et sekund (i den betydning at timen divideres med 60 to gange, første gang viser det sig, anden gang ( anden ) - sekunder) engelsk i slutningen af ​​det 17. århundrede, omkring hundrede år før det, før det blev målt med tilstrækkelig nøjagtighed. Videnskabsmænd og forskere, der skrev på latin, såsom Roger Bacon , stille og roligt Brage og Johann Kepler , brugte det latinske udtryk Secunda med samme betydning, begyndende stadig fra 1200-tallet.

I 1832 foreslog den tyske matematiker Carl Friedrich Gauss brugen af ​​den anden som basisenhed for tid i sit system af enheder , som bruger millimeteren og milligrammet sammen med den anden. British Science Association ( English  British Science Association ) besluttede i 1862, at "Alle videnskabsmænd var enige om at bruge den anden af ​​middelsoltid som tidsenhed" ( engelsk.  Alle videnskabsmænd er enige om at bruge den anden af ​​middelsoltid som tidsenheden [14] ). Foreningen udviklede CGS (centimeter-gram-sekund) systemet af enheder i 1874, som i løbet af de næste halvfjerds år gradvist blev erstattet af MKS (meter-kilogram-sekund) systemet. Begge disse systemer brugte det samme sekund som deres basisenhed. ISS-systemet kom i international brug i 1940'erne og definerede et sekund som 1/86400 af en gennemsnitlig soldag .

I 1956 blev definitionen af ​​den anden korrigeret og bundet til begrebet "år" (perioden for jordens omdrejning omkring Solen), taget for en vis epoke , da det på det tidspunkt blev kendt, at rotationsperioden af Jorden omkring sin akse ( siderisk dag ) kunne ikke bruges som en ret nøjagtig værdi, da Jordens rotation bremses af tidevandskræfter og også er udsat for kaotiske svingninger. Jordens bevægelse blev beskrevet i Newcombs Tables of the Sun (  1895), som tilbød en formel til at estimere Solens bevægelse for 1900-tallet, baseret på astronomiske observationer foretaget mellem 1750 og 1892 [15] .

Således modtog den anden på det tidspunkt følgende definition:

"1/31 556 925.9747 Andelen af ​​det tropiske år for 0. januar 1900 ved 12 timers efemerisk tid"
( Eng.  FRACTION 1/31.556.925.9747 af det tropiske år for 1900 januar 0 kl. 12 timer ) [ephemer15 timer] . [15] [15]

( Это определение было принято XI ГКМВ в 1960 году [16] , на этой же конференции была утвнажидена Это определение же конференции была утвнажидена .

« Тропический год » в определении 1960 года не был измерен, а был рассчитан по формуле, описывающей средний тропический год, который увеличивается линейно с течением времени. Это соответствовало шкале эфемеридного времени , принятой Международным астрономическим союзомическим союzoom 52 m . 19. december Это определение приводило в соответствие наблюдаемое расположение небесных тел с теорией тяготенияжожения. На практике на протяжении почти всего двадцатого века использовались таблицы Ньюкомба (с 1900 по 1983 годы) и таблицы Эрнеста Уильяма Брауна (с 1923 по 1983 годы) [15] .

I 1960 afskaffede SI-definitionen således ethvert eksplicit forhold mellem den anden som videnskabeligt forstået og længden af ​​dagen, som de fleste mennesker forstår den. Med opfindelsen af ​​atomuret i begyndelsen af ​​1960'erne blev det besluttet at bruge international atomtid som grundlag for at bestemme den anden i stedet for Jordens omdrejning omkring Solen. Det grundlæggende princip i kvantemekanikken  er , at partikler ikke kan skelnes . Uden at tage hensyn til ydre påvirkninger er strukturen og egenskaberne af alle atomer i en given isotop således fuldstændig identiske. Derfor er de ideelle mekanismer, der gengives efter anmodning fra forskeren med en nøjagtighed, der kun er begrænset af graden af ​​indflydelse fra ydre påvirkninger. Derfor førte udviklingen af ​​ure - tidsholdere til det faktum, at nøjagtigheden af ​​tidsskalaen implementeret af atomure oversteg nøjagtigheden af ​​astronomisk definition, som også led af umuligheden af ​​nøjagtig reproducerbarhed af den anden standard. Derfor blev det besluttet at gå videre til at bestemme varigheden af ​​et sekund med atomure, idet man tog udgangspunkt i en form for overgang mellem energiniveauer i atomer, som er svagt påvirket af ydre påvirkninger. Efter diskussion blev det besluttet at tage cæsiumatomer, som har den yderligere fordel, at naturligt cæsium kun har én stabil isotop, og at præsentere den nye definition af den anden på en sådan måde, at den nærmest svarer til den anden anvendte efemeris.

Efter flere års arbejde bestemte Lewis Essen fra National Physical Laboratory of Great Britain ( Teddington ( engelsk  Teddington ), England) og William Markowitz ( engelsk  William Markowitz ) fra US Naval Observatory sammenhængen mellem overgangen mellem to hyperfine niveauer af grundtilstand for cæsium -133 atomet med ephemeris andet [15] [18] . Ved hjælp af en metode baseret på modtagelse af signaler fra radiostationen WWV ( radiostation ) [ 19] bestemte de Månens banebevægelse rundt om Jorden, hvorfra Jordens bevægelse omkring Solen kunne bestemmes ud fra tid målt ved atomare ure. De fandt ud af, at et sekund af efemeris tid har en varighed på 9.192.631.770 ± 20 cæsiumemissionsperioder [18] . Som et resultat definerede XIII CGPM i 1967 den atomare sekund som: 

En anden er en tid svarende til 9.192.631.770 strålingsperioder svarende til overgangen mellem to hyperfine niveauer af cæsium-133-atomets grundtilstand. [femten]

Denne anden, som refererer til atomtid, blev senere kontrolleret for korrespondance med anden af ​​efemeris tid, bestemt ved måneobservationer, og faldt sammen med den inden for 1 ud af 10 10 [20] . På trods af dette var den anden defineret på denne måde allerede lidt kortere end den anden ved den tidligere definition, bestemt af middelsoltiden [21] [22] .

I løbet af 1970'erne blev det opdaget, at gravitationstidsudvidelsen påvirker de sekunder, der tælles af atomure, afhængigt af deres højde over jordens overflade. Det universelle sekund blev opnået ved at justere værdierne af hvert atomur til middel havniveau, og dermed forlænge sekundet med omkring 1⋅10 −10 . Denne justering blev gennemført i 1977 og legaliseret i 1980 . I forhold til relativitetsteorien er den anden af ​​international atomtid defineret som korrekt tid på en roterende geoide [23] .

Senere, i 1997, på et møde i Den Internationale Komité for Vægte og Mål, blev definitionen af ​​den anden præciseret med tilføjelsen af ​​følgende definition [2] :

Denne definition henviser til et cæsiumatom i hvile ved en temperatur på
0 K. 

Den reviderede erklæring indebærer, at et ideelt atomur indeholder et cæsiumatom i hvile, der udsender en bølge med konstant frekvens. I praksis betyder denne definition dog, at højpræcisionsmålinger af sekundet skal forfines for at tage højde for den ydre temperatur ( sort kropsstråling ), som atomure fungerer i, og ekstrapoleres til værdien af ​​sekundet ved det absolutte nulpunkt .

Ændringer i definitionerne af de grundlæggende SI-enheder i 2018-2019 påvirkede ikke den anden fra et indholdsmæssigt synspunkt, men af ​​stilistiske årsager blev en formelt ny definition vedtaget [24] :

For det andet er betegnelsen C en tidsenhed i SI; dens værdi indstilles ved at fastsætte den numeriske værdi af frekvensen af ​​den hyperfine spaltning af grundtilstanden for cæsium-133 atomet til nøjagtigt 9 192 631 770, når den udtrykkes i SI-enheden Hz , hvilket svarer til c −1 .

Se også

Noter

  1. Ordbogsreference.
  2. ↑ 1 2 3 Tidsenhed (sekund  ) . SI-brochure: Det internationale enhedssystem (SI) . BIPM . Hentet 9. oktober 2015. Arkiveret fra originalen 13. juni 2018.
  3. ↑ Forordninger om mængdeenheder tilladt til brug i Den Russiske Føderation (utilgængeligt link) . Federal Information Fund for at sikre ensartethed af målinger . Rosstandart . Klagedato: 28. februar 2018. Arkiveret 18. september 2017. 
  4. ↑ Anden // Physical Encyclopedia / Kap. udg. A. M. Prokhorov . - M . : Great Russian Encyclopedia , 1994. - T. 4. - S. 484. - 704 s. - 40.000 eksemplarer.  - ISBN 5-85270-087-8 .
  5. ↑ Toomer, GJPtolemæus' almagest  (neopr.) . - Princeton, New Jersey: Princeton University Press , 1998. - s. 6-7, 23, 211-216. -ISBN 978-0-691-00260-6 .
  6. ↑ O Neugebauer . En historie om gammel matematisk astronomi  (engelsk) . - Springer-Verlag , 1975. - ISBN 0-387-06995-X . Arkiveret 20. maj 2017 på Wayback Machine
  7. ↑ O Neugebauer . : journal. - 1949. - Bd. 22 .
  8. ↑ al-Biruni De gamle nationers kronologi: en engelsk version af den arabiske tekst af Athar-ul-Bakiya fra Albiruni, eller "Fortidens Vestige"  (engelsk) . - 1879. - S. 147-149. Arkiveksemplaraf 16. september 2019 påWayback Machine
  9. ↑ R Bacon. Opus Majus af Roger Bacon  (неопр.) . — University of Pennsylvania Press , 2000. — С. tabel mod side 231. — ISBN 978-1-85506-856-8 .
  10. ↑ 1 2 3 Landes, David S. Revolution in Time  (неопр.) . — Cambridge, Massachusetts: Harvard University Press , 1983. — ISBN 0-674-76802-7 .
  11. ↑ Willsberger, Johann. Ure og ure  (neopr.) . — New York: Dial Press, 1975.- ISBN 0-8037-4475-7 . helsides farvefoto: 4. billedtekstside, 3. foto derefter (hverken sider eller billeder er nummereret).
  12. ↑ Taqi al-Din . Дата обращения: 3. oktober 2017. April 20. nov. 2016.
  13. ↑ Jessica Chappell. The Long Case Clock: The Science and Engineering That Goes Into a Grandfather Clock  (engelsk)  // Illumin: Journal. - 2001. - 1. oktober ( bind 1 , nr. 0 ). — S. 1 . Arkiveret fra originalen den 28. september 2018.
  14. ↑ Rapporter fra udvalget for elektriske standarder 90. British Association for the Advancement of Science (1873). Дата обращения: 3. oktober 2017. April 20. nov. 2016.
  15. ↑ 1 2 3 4 5 skudsekunder . Time Service Department, United States Naval Observatory . Dato for adgang: 31. december 2006. Arkiveret fra originalen den 27. maj 2012.
  16. ↑ Resolution 9 fra XI General Conference on Weights and Measures (1960) Arkiveret 26. juni 2013 på Wayback Machine  
  17. ↑ Forklarende supplement til Astronomical Ephemeris og American Ephemeris and Nautical Almanac (udarbejdet i fællesskab af Nautical Almanac Offices i Det Forenede Kongerige og USA, HMSO, London, 1961), på Sect. 1C, s.9), hvori det anførte, at på en konference "i marts 1950 for at diskutere astronomiens grundlæggende konstanter ... var anbefalingerne med de mest vidtrækkende konsekvenser dem, der definerede efemeris tid og bragte månens efemeri i overensstemmelse med solar ephemeris i form af Ephemeris Time. Således blev anbefalinger rettet til Den Internationale Astronomiske Union og blev formelt vedtaget af Kommissionen 4 og Unionens generalforsamling i Rom i september 1952."
  18. ↑ 1 2 W Markowitz, RG Hall, L Essen, JVL Parry. Hyppighed af cæsium i form af Ephemeris Time  (neopr.)  // Physical Review letters . - 1958. - T. 1 , nr. 3 . - S. 105-107 . - Doi : 10.1103/Physrevlett.1.105 . - . Arkiveret fra originalen den 19. oktober 2008.
  19. ↑ s leschiutta. Definitionen af ​​den 'atomiske' anden  (neopr.)  // Metrologia . - 2005. - T. 42 , nr. 3 . - S. S10 - S19 . -DOI : 10.1088/ 0026-1394 /42/3/s03 . - .
  20. ↑ w markowitz (1988). AK BabCock, Ga Wilkins, EdS. Jordens rotation og referencerammer for geodæsi og geofysik . pp.
  21. ↑ DD McCarthy, C Hackman, R Nelson. The Physical Basis of the Leap Second  (engelsk)  // The Astronomical Journal . - IOP Publishing , 2008. - Vol. 136 , nr. 5 . - S. 1906-1908 . - doi : 10.1088/0004-6256/136/5/1906 . — .
  22. ↑ i slutningen af ​​1950'erne blev cæsiumstandarden brugt til at måle både den nuværende middellængde af den anden middelsoltid (UT2) ( 9 192 631 ) og også den anden af ​​Ephemeris830 cyklusser ), se L Essen. Time Scales (neopr.)  // Metrologia . - 1968. - V. 4 , nr. 4 . - S. 161-165 . -DOI : 10.1088/ 0026-1394 /4/4/003 . - . Arkiveret fra originalen den 14. december 2017. . SOM BEMÆRKET på side 162, blev den 9 192 631 770 figur valgt til Si Second. L Essen i samme artikel fra 1968, at denne værdi "virkede rimelig i lyset af variationen i UT2".  
  23. ↑ Se side 515 i Ra Nelson; McCarthy, D.D.; Malys, S; Levine, J; Guinot, B; Fliegel, H.F.; Beard, R.L.; Bartholomew, T R. et al. Springsekundet : dets historie og mulige fremtid  (neopr.)  // Metrologia . - 2000. - T. 38 , nr. 6 . - S. 509-529 . -DOI : 10.1088/ 0026-1394 /38/6/6 . - . Arkiveret fra originalen den 12. august 2014.
  24. ↑ SI-basisenheder (downlink) . BIPM . Hentet 22. juni 2019. Arkiveret fra originalen 23. december 2018. 

Litteratur

Links

  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier
I bibliografiske kataloger
 SI enheder
Grundlæggende enheder
Afledte enheder
med specielle navne
Accepteret til
brug med SI
se også