Sekunda

Z Multimediaexpo.cz

Aktuální verze z 31. 5. 2015, 21:11

Deset sekund odměřených náramkovými hodinkami

Sekunda (značená s, ale někdy též nesprávně označovaná jako sec, sek apod.) je základní jednotka času v soustavě SI.

Mezinárodní 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 cesia 133. Tato definice předpokládá cesiový atom v klidu při teplotě absolutní nuly.^[1]

Historický vývoj

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“; používala se ještě další dělení např. pars minuta tertia, dnes se však zpravidla sekunda už dále dělí desetinně; v některých jazycích se však slovo pro šedesátinu sekundy zachovalo, např. v polštině tercja či v arabštině ثالثة‎.) Stejná je i etymologie českého slova vteřina, jen je místo latiny odvozena z ruštiny, ze slova vtarój – druhý, nebo staroslovanským kořenem slova vterý, znamenajícím „druhý“ (srov. se slovem úterý = druhý den v týdnu).

Dělitel 60 (sekund v minutě, resp. minut v hodině) pochází od Babyloňanů, kteří používali šedesátkovou číselnou soustavu. 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 Klaudia 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, a to že rychlost rotace Země není stálá (kvůli zpomalování slapovými silami a některým nepravidelným změnám způsobeným prouděním magmatu mezi pláštěm a zemským jádrem). Astronomická délka dne je tedy špatným základem časových norem. 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 1900.0 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. 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 úsecích odměřených atomovými hodinami. Roku 1967 pak bylo výsledkem přijetí definice tzv. atomové sekundy na 13. generální konferenci pro míry a váhy v Paříži:

časový interval vymezený 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.

Další jednotky

Minuta

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

Hodina

Hodina (značka h) je šedesát minut: 1 h = 3600 s

Den

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

Juliánský rok

Juliánský rok je podle IAU definován jako 31 557 600 s

Milisekunda

Milisekunda (značka ms) je tisícina sekundy, 1 s = 1000 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.

Související články

• Přestupná sekunda
• Coordinated Universal Time
• Soustava SI
• Hertz
• Becquerel

Literatura

• Vladimír Vanýsek: Základy astronomie a astrofyziky. Academia, Praha 1980
• RNDr. Oldřich Hlad, Ing. Jaroslav Pavlousek: Přehled astronomie. Nakladatelství technické literatury, Praha 1984
• Marie Bláhová: Historická chronologie. Libri, s.r.o., Praha 2001. ISBN 80-7277-024-1

Reference

1. ↑ Definice sekundy v brožuře SI, oddíl 2.1.1.3 (anglicky)