Sekunda

Světélko blikající jednou za sekundu Sekunda (značka s, ale někdy též nesprávně označovaná jako sec, sek apod.) je základní jednotka času (nebo také doby trvání) v soustavě SI. V běžné mluvě bývá užíváno i slovo vteřina, které ale v oblasti vědy, techniky a práva není správné.

Historicky vznikla sekunda dělením jednoho dne slunečního času na 24 hodin, 1 hodiny na 60 minut a 1 minuty na 60 sekund (secunda, latinsky „druhá“, ve smyslu druhého dělení hodiny). Dnes je délka sekundy přesněji odvozena od procesů uvnitř atomu, kterými se řídí i atomové hodiny a jimi určovaný mezinárodní atomový čas. +more Protože délka slunečního dne světového času není naprosto přesně 24 × 60 × 60 = 86 400 sekund atomového času, upravuje se čas v některých letech pomocí přestupné sekundy a tím vzniká běžně používaný koordinovaný světový čas.

Definice

Sekunda je podle soustavy SI definována jako doba trvání 9 192 631 770 period záření, které odpovídá přechodu mezi dvěma hladinami velmi jemné struktury základního stavu atomu 133Cs. Tato definice předpokládá cesiový atom v klidu (jedná se tedy o jednotku pro vlastní čas) při teplotě absolutní nuly a zcela bez vnějších vlivů (toho nelze ve skutečnosti dosáhnout, v praxi se proto měří při teplotě řádu mikrokelvinů a zavádějí se korekce).

Etymologie

Název jednotky je odvozen od toho, že se jedná po minutách o druhé dělení hodiny - latinsky pars minuta secunda. (Minuta tak byla pars minuta prima - „první malá část“; ve středověku (Aliboron, Roger Bacon) se používala ještě další šedesátinné dělení např. +more tercie (pars minuta tertia) či kvarta, ale dnes se už sekunda v SI dělí pouze desetinně; v některých jazycích se však slovo pro šedesátinu sekundy zachovalo (ač neužívané), např. v polštině , či v arabštině ). Podle tohoto vzoru bylo v 19. století vytvořeno i nové české synonymum vteřina (podrobněji v příslušném článku), které se v jiných jazycích nevyskytuje.

Historický vývoj

Dělitel 60 (sekund v minutě, resp. minut v hodině) pochází od Babyloňanů, kteří používali šedesátkovou číselnou soustavu. +more Babyloňané však svůj čas na šedesátiny nedělili (s výjimkou dne). Hodina byla definována starověkými Egypťany jako dvanáctina trvání dne nebo noci (kvůli kolísání délky dne v závislosti na ročním období). Helénští astronomové včetně Hipparcha a Ptolemaia definovali hodinu jako čtyřiadvacetinu středního slunečního dne. Dvojím šedesátinným dělením této hodiny tak vznikla definice sekundy jako 1/86 400 středního slunečního dne. Helénské časové periody jako např. synodický měsíc byly obvykle stanoveny velmi přesně, neboť byly vypočítány z pečlivě vybraných zatmění, mezi kterými uběhly stovky let - samostatně se průměrné synodické měsíce a podobné časové periody nedají změřit. Nicméně, s vývojem hodinového kyvadla pro měření průměrného času (v protikladu k zdánlivému času zobrazovaném slunečními hodinami), se sekunda stala měřitelnou. Londýnská královská společnost navrhla používat sekundové kyvadlo jako jednotku délky již roku 1660.

Roku 1938 předložili Adolf Scheibe a Udo Adelsberger u Physikalisch-Technische Bundesanstaltu důkaz, který byl proveden roku 1934 a po očištění od všech pochybností roku 1935 zveřejněn, toho, že rychlost rotace Země není stálá (kvůli zpomalování slapovými silami a některým nepravidelným změnám způsobeným prouděním magmatu mezi pláštěm a zemským jádrem, dlouhodobě též vzdalováním Měsíce od Země). Astronomická délka dne není tedy již dost dobrým základem časových norem. +more Kvůli zpomalování zemské rotace se tak sluneční den oproti dennímu času posouvá. Ke kompenzaci byly zavedeny přestupné sekundy, aby byl běžně užívaný čas dostatečně přesný a přitom se nelišil od pohybu Slunce po obloze.

V roce 1956 byla sekunda definována na základě doby oběhu Země okolo Slunce pro konkrétní ekvinokcium, protože v té době se už zemská rotace kolem vlastní osy nepovažovala za dostatečně rovnoměrnou, aby mohla být základem pro měření času. Pohyb Země byl popsán v Newcombových slunečních tabulkách, které obsahují vzorec popisující pohyb Slunce k ekvinokciu 1900. +more0 na základě astronomických pozorování provedených mezi roky 1750 a 1892. Sekunda tak byla definována jako.

:1 / 31 556 925,9747 tropického roku pro 12 hodin 0. ledna 1900 efemeridového času.

Tato definice byla ratifikována na 11. generální konferenci pro míry a váhy, konané roku 1960. +more Tropický rok v definici nebyl změřen, ale byl vypočítán na základě vzorce popisujícího tropický rok, jehož délka se v čase lineárně zkracuje, což je důvod podivného odkazu na specifický okamžitý tropický rok v definici. Protože tato sekunda byla nezávisle proměnná na čase ve slunečních a měsíčních efemeridách během většiny 20. století (Newcombovy tabulky Slunce byly používány v letech 1900 až 1983 a Brownovy tabulky Měsíce byly používány mezi 1920 až 1983), byla nazvána efemeridová sekunda.

Cesiový frekvenční standard HP 5061A S vývojem atomových hodin bylo rozhodnuto, že jejich užití bude vhodnějším základem definice sekundy než doba oběhu Země kolem Slunce.

Následujících několik let pracovali Louis Essen z anglické National Physical Laboratory a William Markowitz z United States Naval Observatory (USNO) na určení vztahu mezi frekvencí přechodů velmi jemné struktury atomu cesia a efemeridové sekundy.

Použitím měřící metody společného pozorování („common-view“) založené na přijatých signálech z rozhlasové stanice WWV určili oběžný pohyb Měsíce okolo Země, ze kterého se dal odvodit zdánlivý pohyb Slunce v časových intervalech odměřených atomovými hodinami. Roku 1967 pak bylo výsledkem přijetí definice tzv. +more atomové sekundy na 13. generální konferenci pro míry a váhy v Paříži:.

: doba časového intervalu vymezeného 9 192 631 770 kmity elektromagnetického záření, jež vzniká v atomu základního izotopu cesia 133 při změně jeho energetického stavu mezi hladinami F(3,0) a F(4,0) v nulovém magnetickém poli.

Takto definovaná sekunda je ekvivalentem k efemeridové sekundě.

Definice sekundy byla později roku 1997 vylepšena na setkání BIPM následujícím dodatkem:

: Tato definice odkazuje na atom cesia v klidu při teplotě 0 K.

Revidovaná definice obsahuje ideální atomové hodiny zahrnující jediný atom cesia emitující jen jednu frekvenci.

Na 26. zasedání CPGM v r. +more 2018 byla dohodnuta nejnovější definice sekundy platná od 20. května 2019. Je obsahově stejná, liší se jen stylisticky hlavně tím, že je součástí společné definice všech základních jednotek SI:.

Mezinárodní soustava jednotek, SI, je soustava jednotek, v níž # frekvence hyperjemného přechodu z neporušené základní hladiny v atomu césia 133Cs je přesně 9 192 631 770 Hz; # rychlost světla ve vakuu ...

a poté následuje převod užitých jednotek na jednotky základní: Hz = s−1, ... .

Další jednotky

:Podrobnější informace naleznete v článku Čas, oddílu Jednotky.

Juliánský rok

Juliánský rok je podle IAU definován jako 365,25 dne, což se rovná 31 557 600 s

Den

Den (značka d) obsahuje 24 hodiny: 1 d = 86 400 s (podle IAU)

Hodina

Hodina (značka h) je šedesát minut: 1 h = 3 600 s

Minuta

Minuta (značka min) je šedesát sekund: 1 min = 60 s

Milisekunda

Milisekunda (značka ms) je tisícina sekundy, 1 s = 1 000 ms.

Mikrosekunda

Mikrosekunda (značka μs) je miliontina sekundy, 1 s = 1 000 000 μs.

Nanosekunda

Nanosekunda (značka ns) je miliardtina sekundy, 1 s = 109 ns.

Pikosekunda

Pikosekunda (značka ps) je biliontina sekundy, 1 s = 1012 ps.

Femtosekunda

Femtosekunda (značka fs) je tisícina biliontiny sekundy, 1 s = 1015 fs.

Attosekunda

Attosekunda (značka as) je miliontina biliontiny sekundy, 1 s = 1018 as.

Odkazy

Reference

Literatura

Vladimír Vanýsek: Základy astronomie a astrofyziky. Academia, Praha 1980 * RNDr. +more Oldřich Hlad, Ing. Jaroslav Pavlousek: Přehled astronomie. Nakladatelství technické literatury, Praha 1984 * Marie Bláhová: Historická chronologie. Libri, s.  r.  o. , Praha 2001.

Související články

Přestupná sekunda * Koordinovaný světový čas * Soustava SI * Hertz * Becquerel

Externí odkazy

Kategorie:Základní jednotky SI Kategorie:Jednotky času