Das zweite (SI-Einheitssymbol: s) ist das Internationale System von Einheiten (SI) Grundeinheit der Zeit

und auch eine Einheit der Zeit mit anderen Systemen (hat s oder sec abgekürzt). Zwischen 1000 (als al-Biruni Sekunden verwendet haben) und 1960 wurde das zweite als 1/86,400 eines Mittelsonnentages definiert (dass Definition noch in einigen astronomischen und gesetzlichen Zusammenhängen gilt). Zwischen 1960 und 1967 wurde es in Bezug auf die Periode der Bahn der Erde um die Sonne, definiert

aber es wird jetzt genauer in Atombegriffen definiert. Sekunden können mit mechanischen, elektrischen oder atomaren Uhren gemessen werden.

Jedoch 19. und das 20. Jahrhundert haben astronomische Beobachtungen offenbart, dass sich diese durchschnittliche Zeit verlängert und so die mit der Sonneerdbewegung als eine passende Basis für die Definition nicht mehr betrachtet wird. Mit dem Advent von Atomuhren ist es ausführbar geworden, das auf grundsätzlichen Eigenschaften der Natur gestützte zweite zu definieren. Seit 1967 ist das zweite definiert worden, um zu sein:

SI-Präfixe werden oft mit dem Wort verbunden, das zweit ist, um Unterteilungen des zweiten, z.B, die Millisekunde anzuzeigen (tausendst einer Sekunde), die Mikrosekunde (millionst einer Sekunde), und die Nanosekunde (millionst einer Sekunde). Obwohl SI-Präfixe auch verwendet werden können, um Vielfachen des zweiten wie kilosecond zu bilden (eintausend Sekunden), werden solche Einheiten in der Praxis selten verwendet. Die allgemeineren größeren NICHTSI-Einheiten der Zeit werden durch Mächte zehn nicht gebildet; statt dessen wird das zweite mit 60 multipliziert, um eine Minute zu bilden, die mit 60 multipliziert wird, um eine Stunde zu bilden, die mit 24 multipliziert wird, um einen Tag zu bilden.

Das zweite ist auch die Grundeinheit der Zeit mit dem "Zentimeter-Gramm zweit", "Meter-Kilogramm zweit", "Meter-Tonne zweit", und Fußpfund die zweiten Systeme von Einheiten.

Internationale Sekunde

Unter dem Internationalen System von Einheiten (über das Internationale Komitee für Gewichte und Maßnahmen oder CIPM) seit 1967 ist das zweite als die Dauer von Perioden der Radiation entsprechend dem Übergang zwischen den zwei hyperfeinen Niveaus des Boden-Staates des Cäsiums 133 Atom definiert worden. 1997 hat CIPM hinzugefügt, dass die Perioden für ein Cäsium-Atom ruhig und das Nähern der theoretischen Temperatur der absoluten Null, und 1999 definiert würden, hat es Korrekturen von der umgebenden Radiation eingeschlossen.

Diese Definition bezieht sich auf ein Cäsium-Atom ruhig bei einer Temperatur von 0 K (absolute Null). Absolute Null bezieht keine Bewegung, und deshalb Nullaußenstrahleneffekten (d. h., magnetische und elektrische lokale Nullfelder) ein. Das so definierte zweite ist mit der zweiten Ephemeride im Einklang stehend, der auf astronomischen Maßen basiert hat. (Sieh Geschichte unten.)

Die Verwirklichung der Standardsekunde wird kurz in einer speziellen Veröffentlichung vom Nationalen Institut für Standards und Technologie, und im Detail vom Nationalen Forschungsrat Kanadas beschrieben.

Gleichwertigkeit zu anderen Einheiten der Zeit

1 internationale Sekunde ist gleich:

• 1/60-Minute (aber sieh auch Sprung zweit)
• 1/3,600-Stunde
• 1/86,400-Tag (IAU System von Einheiten)
• 1/31,557,600 Jahr von Julian (IAU System von Einheiten)

Geschichte

Vor mechanischen Uhren

Die Ägypter haben Tageszeit und Nacht in zwölf Stunden jeder seitdem mindestens 2000 v. Chr., folglich die Saisonschwankung ihrer Stunden unterteilt. Die hellenistischen Astronomen Hipparchus (c. 150 v. Chr.) und Ptolemy (c. N.Chr. 150) hat den Tag sexagesimally unterteilt und hat auch eine Mittelstunde, einfache Bruchteile einer Stunde (usw.) und Zeitgrade (Tag oder vier moderne Minuten), aber nicht moderne Minuten oder verwendet

Der Tag wurde sexagesimally unterteilt, der durch, durch davon, durch davon, usw., zu mindestens sechs Plätzen nach dem Sexagesimal-Punkt (eine Präzision besser ist als 2 Mikrosekunden) durch die Babylonier danach 300 v. Chr. Zum Beispiel, sechs sexagesimal Bruchplätze eines Tages wurde in ihrer Spezifizierung der Länge des Jahres verwendet, obwohl sie unfähig waren, solch einen kleinen Bruchteil eines Tages in Realtime zu messen. Als ein anderes Beispiel haben sie angegeben, dass der synodic Mittelmonat 29 war; 31,50,8,20 Tage (vier sexagesimal Bruchpositionen), der von Hipparchus und Ptolemy sexagesimally wiederholt wurde, und zurzeit der synodic Mittelmonat des hebräischen Kalenders, obwohl neu formuliert, als 29 Tage 12 Stunden 793 halakim (wo 1 Stunde = 1080 halakim) ist. Die Babylonier haben die Stunde nicht verwendet, aber haben wirklich eine doppelt-stündige Beständigkeit 120 moderne Minuten, ein Zeitgrad verwendet, der vier moderne Minuten und ein Gerstenkorn dauert, das 3 moderne Sekunden (der helek des modernen hebräischen Kalenders) dauert, aber haben nicht sexagesimally getan unterteilen diese kleineren Einheiten der Zeit. Keine sexagesimal Einheit des Tages wurde jemals als eine unabhängige Einheit der Zeit verwendet.

In 1000 hat der persische Gelehrte al-Biruni die Zeiten der neuen Monde von spezifischen Wochen als mehrere Tage, Stunden, Minuten, Sekunden, Drittel und Viertel nach dem Mittag am Sonntag gegeben. 1267 hat der mittelalterliche Wissenschaftler Roger Bacon die Zeiten des Vollmonds als mehrere Stunden, Minuten, Sekunden, Drittel und Viertel (horae, minuta, secunda, tertia, und quarta) nach dem Mittag an angegebenen Kalender-Daten festgesetzt. Obwohl ein Drittel für einer Sekunde auf einigen Sprachen, zum Beispiel Polnisch (tercja) und Türkisch (salise) bleibt, wird die moderne Sekunde dezimal unterteilt.

Sekunden haben durch mechanische Uhren gemessen

Die frühsten Uhren, um Sekunden zu zeigen, sind während der letzten Hälfte des 16. Jahrhunderts erschienen. Das frühste frühlingsgesteuerte Chronometer mit einem Sekundenzeiger, der Sekunden gekennzeichnet hat, ist eine nicht unterzeichnete Uhr, die Orpheus in der Sammlung von Fremersdorf zeichnet, die zwischen 1560 und Während des 3. Viertels des 16. Jahrhunderts datiert ist, Al-Lärm von Taqi hat eine Uhr mit Zeichen jede 1/5 Minute gebaut.

1579 hat Jost Bürgi eine Uhr für William von Hesse gebaut, der 1581 gekennzeichnet hat, hat Tycho Brahe Uhren neu entworfen, die Minuten an seiner Sternwarte gezeigt haben, so haben sie auch Sekunden gezeigt. 1587 hat er sich beklagt, dass seine vier Uhren durch plus oder minus vier nicht übereingestimmt

Das zweite erste ist genau messbar mit der Entwicklung von Pendel-Uhren geworden, die mittlere Zeit (im Vergleich mit der offenbaren Zeit behalten, die durch Sonnenuhren gezeigt ist) spezifisch 1670, als William Clement ein Sekunde-Pendel zur ursprünglichen Pendel-Uhr von Christian Huygens hinzugefügt hat.

Das Sekunde-Pendel hat eine Periode von zwei Sekunden, einer Sekunde für ein Schwingen vorwärts und eine Sekunde für ein Schwingen zurück, der longcase Uhr ermöglichend, die es vereinigt, Sekunden anzuhaken. Von dieser Zeit hat ein Sekundenzeiger, der einmal pro Minute in einem kleinen Subzifferblatt rotiert hat, begonnen, zu den Uhr-Gesichtern von Präzisionsuhren hinzugefügt zu werden.

1680 hat Londoner Uhrmacher William Clement den longcase oder die Standuhr eingeführt, die genau genug war, um Sekunden zuverlässig als eine sechzigste von einer Minute zu messen. Diese Uhr hat einen Ankerhemmungsmechanismus mit einem Sekunde-Pendel verwendet, um Sekunden in einem kleinen Subzifferblatt zu zeigen. Dieser Mechanismus hat weniger Macht verlangt, hat weniger Reibung verursacht und war genauer als die ältere Rand-Hemmung. Innerhalb von ein paar Jahren erzeugten die meisten britischen Präzisionsuhrmacher longcase Uhren.

Moderne Maße

1956 wurde das zweite in Bezug auf die Periode der Revolution der Erde um die Sonne für ein besonderes Zeitalter definiert, weil bis dahin es anerkannt geworden war, dass die Folge der Erde auf seiner eigenen Achse als ein Standard der Zeit nicht genug gleichförmig war. Die Bewegung der Erde wurde in den Tischen von Newcomb der Sonne (1895) beschrieben, die eine Formel zur Verfügung stellen, die die Bewegung der Sonne hinsichtlich des Zeitalters 1900 schätzt, der auf astronomischen Beobachtungen gestützt ist, die zwischen 1750 und 1892 gemacht sind. Das so definierte zweite ist

Diese Definition wurde durch die Elfte Allgemeine Konferenz für Gewichte und Maßnahmen 1960 bestätigt. Das tropische Jahr in der Definition wurde nicht gemessen, aber hat von einer Formel gerechnet, die ein tropisches Mitteljahr beschreibt, das geradlinig mit der Zeit, folglich die neugierige Verweisung auf ein spezifisches sofortiges tropisches Jahr abgenommen hat. Diese Definition des zweiten war in Übereinstimmung mit dem zeitlichen Ephemeride-Rahmen, der durch den IAU 1952 angenommen ist, definiert als das Maß der Zeit, die die beobachteten Positionen der Himmelskörper in die Übereinstimmung mit den Newtonischen dynamischen Theorien ihrer Bewegung (diejenigen bringt, die für den Gebrauch während des grössten Teiles des 20. Jahrhunderts akzeptiert sind, die Tische von Newcomb der Sonne seiend, verwendet von 1900 bis 1983, und die Tische des Brauns des Monds, verwendet von 1923 bis 1983).

Mit der Entwicklung der Atomuhr wurde es dafür entschieden, Atomuhren als die Basis der Definition des zweiten, aber nicht die Revolution der Erde um die Sonne zu verwenden.

Folgende mehrere Jahre der Arbeit, Louis Essens vom Nationalen Physischen Laboratorium (Teddington, England) und William Markowitz von United States Naval Observatory (USNO) haben die Beziehung zwischen der hyperfeinen Übergang-Frequenz des Cäsium-Atoms und der zweiten Ephemeride bestimmt. Das Verwenden einer Maß-Methode der allgemeinen Ansicht hat auf den empfangenen Signalen von der Radiostation WWV gestützt, sie haben die Augenhöhlenbewegung des Monds über die Erde bestimmt, aus der die offenbare Bewegung der Sonne in Bezug auf die Zeit, wie gemessen, durch eine Atomuhr abgeleitet werden konnte. Sie haben gefunden, dass die zweite von der Ephemeride-Zeit (ET) die Dauer 9,192,631,770 ± 20 Zyklen der gewählten Cäsium-Frequenz hatte. Infolgedessen 1967 hat die Dreizehnte Allgemeine Konferenz für Gewichte und Maßnahmen die zweite von der Atomzeit im Internationalen System von Einheiten als definiert

Dieses SI, das zweit, auf die Atomzeit verwiesen ist, wurde später nachgeprüft, um in Übereinstimmung, innerhalb von 1 Teil in 10, mit der zweiten von der Ephemeride-Zeit, wie bestimmt, von Mondbeobachtungen zu sein. (Dennoch war dieses zweite SI bereits, wenn angenommen, ein wenig kürzer als der dann aktuelle Wert der zweiten von der Mittelsonnenzeit.)

Während der 1970er Jahre wurde es begriffen, dass Gravitationszeitausdehnung das durch jede Atomuhr erzeugte zweite veranlasst hat, sich abhängig von seiner Höhe zu unterscheiden. Eine gleichförmige Sekunde wurde durch das Korrigieren der Produktion jeder Atomuhr erzeugt, um Meeresspiegel (das Drehen geoid) zu bedeuten, das zweite durch ungefähr 1 verlängernd. Diese Korrektur wurde am Anfang 1977 angewandt und 1980 formalisiert. In relativistischen Begriffen wird das zweite SI als die richtige Zeit auf dem Drehen geoid definiert.

Die Definition des zweiten wurde später auf der 1997-Sitzung des BIPM raffiniert, um die Behauptung einzuschließen

Die revidierte Definition scheint anzudeuten, dass die ideale Atomuhr ein einzelnes Cäsium-Atom enthält, das ruhig eine einzelne Frequenz ausstrahlt. In der Praxis, jedoch, bedeutet die Definition, dass Verwirklichungen der hohen Präzision des zweiten die Effekten der Umgebungstemperatur ersetzen sollten (Radiation des schwarzen Körpers), innerhalb dessen Atomuhren funktionieren, und entsprechend zum Wert des zweiten bei einer Temperatur der absoluten Null extrapolieren.

Heute wird die Atomuhr, die im Mikrowellengebiet funktioniert, durch Atomuhren herausgefordert, die im optischen Gebiet funktionieren. Ludlow zu zitieren u. a., "In den letzten Jahren sind optische Atomuhren immer mehr konkurrenzfähig in der Leistung mit ihren Mikrowellenkollegen geworden. Die gesamte Genauigkeit des einzelnen gefangenen Ions hat optische Standards gestützt nah nähert sich diesem der modernsten Cäsium-Brunnen-Standards. Große Ensembles von ultrakalten alkalischen Erdatomen haben eindrucksvolle Uhr-Stabilität seit kurzen Mittelwertbildungszeiten zur Verfügung gestellt, das Übertreffen von diesem des einzelnen Ions hat Systeme gestützt. Bis jetzt ist die Befragung gestützter optischer Standards des neutralen Atoms in erster Linie im freien Raum unvermeidlich einschließlich Atombewegungseffekten ausgeführt worden, die normalerweise die gesamte Systemgenauigkeit beschränken. Eine alternative Annäherung soll die ultraschmalen optischen Übergänge von in einem optischen Gitter gehaltenen Atomen erforschen. Die Atome werden dicht lokalisiert, so dass sich Doppler und Foton-Rückstoß bezogen haben, werden Effekten auf die Übergang-Frequenz beseitigt."

Der NRC fügt eine "Verhältnisunklarheit" 2.5 (beschränkt durch die tägliche und Gerät-zu-Gerät-Reproduzierbarkeit) zu ihrer Atomuhr bei, die auf mir Molekül gestützt ist, und verteidigt Gebrauch einer Ion-Falle von Sr stattdessen (Verhältnisunklarheit wegen linewidth 2.2). Sieh mit dem Magnetzünder optische Falle und Solchen Unklarheitsrivalen dieser der NIST f-1 Cäsium Atomuhr im Mikrowellengebiet, geschätzt als einige Teile in 10 durchschnittlichen mehr als ein Tag.

SI-Vielfachen

SI-Präfixe werden allgemein verwendet, um Zeit weniger als eine Sekunde, aber selten für Vielfachen einer Sekunde zu messen (der als metrische Zeit bekannt ist). Statt dessen werden die NICHTSI-Einheitsminuten, Stunden, Tage, Jahre von Julian, Jahrhunderte von Julian und Millennien von Julian verwendet.

Andere aktuelle Definitionen

Zu Spezialzwecken kann eine Sekunde als eine Einheit der Zeit mit zeitlichen Rahmen verwendet werden, wo sich die genaue Länge ein bisschen von der SI-Definition unterscheidet. Ein solcher zeitlicher Rahmen ist UT1, eine Form der koordinierten Weltzeit. McCarthy und Seidelmann nehmen davon Abstand festzustellen, dass das zweite SI der gesetzliche Standard für timekeeping weltweit ist, nur sagend, dass "im Laufe der Jahre UTC [der SI-Sekunden] anhakt, entweder die Basis für die gesetzliche Zeit von vielen Ländern geworden ist, oder als die De-Facto-Basis für die Standardzivilzeit akzeptiert hat".

Siehe auch

• Atomuhr
• Becquerel
• Koordinierte koordinierte Weltzeit
• Hertz
• Internationale Atomzeit
• Internationales System von Einheiten
• Sprung der zweite
• Mit dem Magnetzünder optische Falle
• Zeitstandard

Links

• Nationales Physisches Laboratorium: Gefangenes Ion optische Frequenzstandards
• Strontium-Ion der hohen Genauigkeit optische Uhr; nationales Physisches Laboratorium (2005)
• Nationaler Forschungsrat Kanadas: Optischer Frequenzstandard, der auf einem einzelnen gefangenen Ion gestützt ist
• NIST: Definition des zweiten; bemerken Sie, dass das Cäsium-Atom in seinem Boden-Staat an 0 K sein muss
• Offizielle BIPM Definition des zweiten
• Sekunden und Sprung-Sekunden durch den USNO
• Der zweite Sprung: seine Geschichte und mögliche Zukunft
• Was ist eine Cäsium-Atom-Uhr?