Podruhé)

Druhý
Tato animace představuje blesk, který se vyskytuje jednou za sekundu.
Informace
Systém	Základní jednotky mezinárodního systému
Jednotka…	Čas
Symbol	s

Druhý je měřicí jednotka z doby symbolu s (bez tečka abbreviatory). Kvalitativně jde o trvání rovnající se šedesáté části minuty , přičemž minuta sama o sobě je šedesátou částí hodiny . Jde navíc o etymologii slova, která vychází ze zkrácené francouzizace výrazu minutum secunda ve středověké latině, což doslovně znamená minutu druhé hodnosti , tedy druhé rozdělení hodiny .

To je jeden ze základních jednotek v mezinárodním systému (SI), a systém CGS . Kvantitativně, SI druhá je definována délkou počtu kmitů (9 192 631 770 přesně), vztahující se k fyzikální jev týkající se atom z cesia . Měření a počítání těchto oscilací se provádí atomovými hodinami .

Volba základny 60

Od začátku druhé th  tisíciletí před naším letopočtem. AD , mezopotámci počítali v základně 60 pomocí počítací pozice odvozené od systému číslování aditivního typu a smíšené základny Sumerů . Tento systém je obecně spojován s babylonskou civilizací , která okupovala jižní Mezopotámii po -1800 a až do začátku našeho letopočtu. Tato základna prošla staletími: dnes se vyskytuje v zápisu úhlů ve stupních ( 360 ° = 6 × 60 ° ) nebo v rozdělení času ( 1 hodina = 60 minut = 60 2 sekundy ).

Standard měření času

Definice druhé jednotky, jednotky času v mezinárodním systému , byla stanovena podle znalostí a technických možností každé éry od první Generální konference o vahách a mírách v roce 1889.

• Poprvé byla definována jako frakce 1 / 86400 ze středního slunečního dne , střední sluneční den je doba rotace Země na sobě definovaný astronomů. Přidružený časový rámec je univerzální čas UTC.
• V roce 1956 , vzít v úvahu nedokonalosti rotaci Země, která zpomaluje a to zejména kvůli přílivu, byl založen na otáčce Země kolem Slunce a jsou definovány jako frakce 1 / 31 556 925,974 7 z tropický rok 1900 . Je to druhý z doby efemeridy TE.
• Od 13. ročníku Generální konference pro míry a váhy, druhý již není definován ve vztahu k roku , ale ve srovnání s vlastnost materiálu  ; tato základní jednotka mezinárodního systému byla definována v roce 1967 takto:

"Druhý, symbol s, je jednotka času SI." Je definována jako pevná číselná hodnota frekvence cesia, frekvence hyperjemného přechodu základního stavu nerušeného atomu cesia 133 , rovná 9 192 631 770, vyjádřeno v Hz, jednotka rovná s -1  . ΔνVSs{\ displaystyle \ Delta \ nu _ {\ mathrm {Cs}}}

Tato definice implikuje přesný vztah = 9 192 631 770  Hz . Převrácením tohoto vztahu je druhý vyjádřen jako funkce konstanty  : ΔνVSs{\ displaystyle \ Delta \ nu _ {\ mathrm {Cs}}}ΔνVSs{\ displaystyle \ Delta \ nu _ {\ mathrm {Cs}}}

1Hz=ΔνVSs9192631770{\ displaystyle 1 \; \ mathrm {Hz} = {\ frac {\ Delta \ nu _ {\ mathrm {Cs}}} {9 \, 192 \, 631 \, 770}} \ quad} nebo 1s=9192631770ΔνVSs.{\ displaystyle \ quad 1 \; \ mathrm {s} = {\ frac {9 \, 192 \, 631 \, 770} {\ Delta \ nu _ {\ mathrm {Cs}}}} \;.}

Z této definice vyplývá, že druhá se rovná trvání 9 192 631 770 period záření, které odpovídá přechodu mezi dvěma velmi jemnými hladinami základního stavu nerušeného atomu cesia-133 . "

Druhý, standard pro měření času, je tedy násobkem období vlny emitované atomem cesia 133 , když jeden z jeho elektronů mění energetickou hladinu . Přešli jsme tedy od definic způsobem sestupně , ve kterém druhá vyplývá z rozdělení intervalu známé doby trvání na menší intervaly, ke vzestupné definici, kde druhá je násobkem menšího intervalu.

Na svém 1997 zasedání Mezinárodní výbor potvrdil, že definice druhé odkazuje na atom ze cesia na teplotu o 0  K , to znamená, že na absolutní nulu . Tato poslední přesnost podtrhuje skutečnost, že při 300  K , přechod v odpovědi na otázku prochází, v porovnání s jeho teoretickou hodnotou, motorem o zdvihovém frekvence vzhledem k účinkům záření z černého tělesa . Tato korekce byla provedena na primárních frekvenčních standardech, a tedy na Mezinárodní atomový čas (TAI) z roku 1997 , kdy přestala být zanedbatelná ve srovnání s jinými zdroji nejistoty.

V současné době máme přesnost až do 14 -tého  desetinné místo (10 -14 ). Přesnost a stabilita takzvané stupnice TAI získané hlavně z atomových cesiových tryskových hodin je přibližně stotisíckrát větší než v případě efemeridového času . Je to navíc nejpřesněji známá jednotka SI .

Odvozené jednotky

Standardizované jednotky a symboly v SI

Tyto předpony mezinárodní soustavy jednotek umožňují vytvoření desetinných násobky a díly na vteřinu. Zatímco desítkové dílčí násobky (milisekundy, mikrosekundy, nanosekundy atd.) Se používají poměrně často, násobky (kilosekundy ( ks ) po dobu 1 000 sekund, megasekundy atd.) Se používají velmi zřídka, násobky 60 ( minuty , hodiny ), potom 24 ( den ) je jim upřednostňováno.

Násobky sekundy používané v mezinárodním systému jsou:

• minuty , symbol min , doba trvání, která je 60 sekund;
• hodin , symbol H , jehož trvání je 60  minut , tj 3,600 sekund;
• den , symbol d (z latinského matric ), jehož doba trvání je 24  hodin , nebo 86,400 sekund (tato doba, odlišné od kalendářního dne, odpovídá přibližně ze slunečního dne ).

Obvyklé jednotky a notace odvozené od SI

Existují další obvyklé jednotky, které nejsou v SI popsány , ale jsou z nich odvozeny:

• třetí , symbol t , starý jednotka, jejíž délka je 1 / 60 sekundy;
• Julian rok , symbol (po latiny annus  , často yr v anglosaské literatuře), trvající 365.25 dny nebo 31,557,600 sekund;
• hvězdný rok , je určena jejími epochy (použity pro definování další jednotku délky odvozené od SI, ale ne formálně součástí, The světelný rok ), je definován přesným dobu vyjádřenou v sekundách (přesně 31 471,949.27 sekund na J2000.0 epocha používaná k definování světelného roku);
• metr , což je jednotka délky, a ne času, ale který byl definován jako vzdálenost, kterou urazí světlo , ve vakuu, přesně 1 / 299792458 sekundy (tato definice umožňuje vyjádřit ekvivalentně periody elektromagnetických vln ve formě vlnové délky  ; metr je však stále považován za základní jednotku SI, která není odvozena; je to dnes doba (a ne přímo vzdálenost), kterou dnes známe. hui měří přesněji (jakékoli měření vzdálenost zavazuje ke změně referenčního rámce pro měřicí přístroj, i když jen k jeho sestavení, a k synchronizaci alespoň dvou měření, což také vyžaduje nutně nenulový čas).

Špatné hodnocení

Použití jednoho nebo dvou prvočísel (znaků „′“ a „″“) jako příslušných symbolů časové minuty a sekundy je nesprávné, tyto znaky označující minutu a sekundu oblouku, dělení stupně d 'arc .

Stejně tak není správné používat zkratky pro symboly a názvy jednotek, například „sec“ (pro „s“ nebo „druhý“).

Násobky a dílčí násobky

Tyto předpony mezinárodní soustavy jednotek umožňují vytvoření desetinných násobky a díly na vteřinu. Jak je uvedeno výše, na rozdíl od násobků se často používají dílčí násobky.

Zde je tabulka násobků a dílčích násobků druhého:

10  N	Příjmení	Symbol	Množství
10 24	yottasecond	Ys	Kvadrilion
10 21	zettasecond	Zs	Trilliard
10 18	exasecond	Je	Bilion
10 15	petasecond	Ps	Kulečník
10 12	terasecond	Ts	Bilion
10 9	gigasecond	Gs	Miliarda
10 6	megasekunda	slečna	Milión
10 3	kilosekunda	ks	Tisíc
10 2	hectosecond	hs	Sto
10 1	decasecond	das	Deset
1	druhý	s	A
10 -1	rozhodující	ds	Desátý
10 −2	centisekunda	cs	Setina
10 -3	milisekunda	slečna	Tisící
10 −6	mikrosekunda	μs	Millionth
10 −9	nanosekundu	ns	Miliarda
10 −12	pikosekunda	ps	Miliarda
10 −15	femtosekunda	fs	Kulečník
10 −18	vteřinu	eso	Bilionth
10 −21	zeptosekunda	zs	Trilliardth
10 −24	yoctosecond	ys	Quadrillionth

Řádové řády

Můžeme poznamenat, že věk vesmíru, vyjádřený v sekundách, se blíží 4,3 × 10 17  s , což dává malý význam mnohem větším trváním vyjádřeným v zettasekundách nebo yottasekundách.

Podobně miliarda sekund odpovídá přibližně 31 let 8 měsíců a 8 dní, více řečeno v lidském měřítku.

Naproti tomu v oblasti extrémně krátkého trvání měřil Max Planck Institute of Quantum Optics  (in) v roce 2004 dobu cestování elektronů excitovaných pulzy 250 attosekundového laserového ultrafialového záření; poloha měřená každých 100 attosekund, což odpovídá 1 × 10 −16  s - pro srovnání je attosekunda sekundou, což je sekunda, asi 31,54 miliardy let. Pro lepší představu o zdatnosti, v Niels Bohrově modelu atomu vodíku , elektron v oběžné dráze kolem jádra trvá 150 attoseconds (ale aktuální atomové modely za to, že elektron neotáčí).

Institut Maxe Bornea pro nelineární optiku a spektroskopii (MBI) v Berlíně vytvořil rekord v nejnižší kontrolovatelné době trvání pulzu v roce 2010 a dosáhl doby 12 attosekund.

Menší časové jednotky, zeptosekunda a yoktosekunda, mohou mít v subatomárních měřítcích stále smysl, ale nelze je měřit současnými přístroji.

Další obvyklé nelineární jednotky času

Jiné obvyklé jednotky neodpovídají přesnému počtu sekund, a proto nejsou jednotkami času v SI, ani z nich přímo odvozenými, protože jsou pouze aproximacemi ve svém vlastním nelineárním systému, reálného trvání v sekundách IF:

• sluneční den , jak bylo pozorováno i dnes na Zemi geophysicists a astronomů (a dříve používán také intuitivně jako kalendářní jednotky), ale jejíž skutečná doba se mění neustále nepravidelně, stejně jako jeho odvozených jednotkách (solární týden, solární měsíce, sluneční rok), ale jejichž jména jsou podle referenční hvězdy a trojrozměrného referenčního rámce použitého k jejich počítání ještě nejednoznačnější (v počtu pozemských otáček mezi rovnodennostmi nebo podle pozorovaného tropického roku);
• všechny kalendářní jednotky (v počtu rotací Země pro střídání noc / den), všechny geocentrické, známé široké veřejnosti a široce používané (den, týden, měsíc, rok, desetiletí, století, tisíciletí atd.), které také přesně odpovídají odvozeným jednotkám SI nebo dokonce přesně předchozím solárním jednotkám;
• obdobně je kalendářní den velmi obvykle rozdělen tradičním způsobem na přesně 24 „hodin“ po 60 „minut“, každý po 60 „sekundách“, bez ohledu na datum, což zjednodušuje současné použití; nicméně tyto jednotky (také kalendářní) se pak liší od hodin, minut a sekund popsaných v SI, a dokonce od hodin, minut a slunečních sekund geofyziků a astronomů.

V mnoha zemích je však zákonný čas v kalendářním dni nyní určen dobou vyjádřenou v hodinách, minutách a sekundách SI: úprava kalendářních dnů se slunečními dny se dnes čas od času provádí v průměrných přestupných sekundách , vložené nebo odstraněné v určitá data na konci dne (aby zákonné kalendářní dny byly v SI nejčastěji 24 hodin, ale některé dny byly v SI zkráceny nebo prodlouženy o jednu nebo dvě sekundy). To umožnilo vyloučit v mnoha oblastech použití tradičních slunečních sekund, minut a hodin, a dokonce i kalendářních sekund, minut a hodin, za cenu složitějšího zákonného trvání kalendářního dne.

Výhled

Standard měření frekvence a času

Nedávný vývoj atomových hodin, založený na elektronických přechodech na optických frekvencích, umožnil stavět hodiny, které jsou stabilnější než ty nejlepší cesiové tryskové hodiny . V průběhu 24 -té Generální konference pro váhy a míry , tyto atomy a jejich frekvence se přidají k sekundární reprezentace druhého.

Podle publikací o výkonu těchto frekvenčních standardů (včetně Nature ofčervenec 2013), tyto hodiny by v budoucnu mohly vést k nové definici druhého.

Poznámky a odkazy

Poznámky

1. A 24-  hodin denně odpovídá 24 x 60 x 60 = 86,400 sekund .
2. Srov. Atom

Reference

1. SI Brožura 2019 , s.  18
2. SI Brožura 2019 , s.  18
3. Měrné jednotky: SI
4. SI Brožura 2019 , s.  33
5. SI Brožura 2019 , s.  33
6. Afnor X 02-003 - Základní normy - Zásady psaní čísel, veličin, jednotek a symbolů - § 6.4: „Za žádných okolností by neměly být zkratky nahrazovány těmito symboly, i když se mohou zdát logické nebo konzistentní, nebo nahradit jeden symbol znakem další ". :

   	Příjmení	Symbol	Nepiš
   Časová jednotka	druhý	s	suchý, “
   	minuta	min	mn, '
   Rohová jednotka	sekunda (oblouk nebo úhel)	"	s
   	minuta (oblouk nebo úhel)	''	min

7. SI Brožura 2019 , s.  35
8. dlouhé měřítko zde používá, je referenční ve francouzsky mluvících zemích, zejména ve Francii, v Kanadě, jakož i obecně v Evropě (kromě Velké Británie). Krátká stupnice se používá především ve Spojených státech amerických, Brazílii, Velké Británii a dalších anglicky mluvících zemích (kromě Kanady).
   
9. (in) Pohyby elektronů přitlačené na zlomek sekundy , Nature 427, 26. února 2004
10. Po více než 15 letech provozu se monitorovací služba www.bulletins-electroniques.com provozovaná společností ADIT na konci června 2015 zastavila.
11. Rozlišení 8 24 -tého  CPGM (2011)
12. Praktická realizace definic hlavních jednotek , BIPM, 30. listopadu 2018
13. (in) Experimentální realizace optické sekundy s hodinami mřížky stroncia , Nature Communications 4. července 2013

Dodatky

Bibliografie

• International Bureau of Weights and Measures , The International System of Units (SI) , Sèvres, BIPM,2019, 9 th  ed. , 216  s. ( ISBN  978-92-822-2272-0 , číst online [PDF] )

Související články

• Hodinový výpočet
• Řády trvání
• Přeskočte sekundu

externí odkazy

• Přesnost času