Войти
| секунда | |
|---|---|
 Маятниковый спуск часов, тикающий каждые секунда | |
| Общая информация | |
| Система единиц | Базовая единица СИ |
| Единица | времени |
| Символ | s |
секунда (символ: s, сокращение: сек ) - это базовая единица для времени в Международной системе единиц (SI) (французский: Système International d'unités), обычно понимаемый и исторически определяемый как ⁄ 86400 из дня - этот коэффициент, полученный из деления первого дня на 24 часов, затем до 60 минут и, наконец, до 60 секунд каждое. Аналоговые часы и часы часто имеют шестьдесят делений на циферблатах, представляющих секунды (и минуты), и «секундную стрелку», чтобы отмечать течение времени в секундах. Цифровые часы и часы часто имеют двузначный счетчик секунд. Вторая также является частью нескольких других единиц измерения, таких как метры в секунду для скорости, метры в секунду в секунду для ускорение и количество циклов в секунду для частоты.
Хотя историческое определение единицы было основано на этом делении цикла вращения Земли, формальное определение в Международной системе единиц (SI ) является гораздо более устойчивым хронометристом: оно определяется путем принятия фиксированных числовых значений. значение частоты цезия ∆ν Cs, невозмущенное основное состояние частота сверхтонкого перехода атома цезия-133, должно быть 9192631770 при выражении в единицах Гц, что равно с. Поскольку вращение Земли меняется и к тому же немного замедляется, к времени периодически добавляется секунда координации, чтобы часы синхронизировались с вращением Земли.
Количество секунд, кратное секундам, обычно указывается в часах и минутах. Доли секунды обычно считаются десятыми или сотыми. В научной работе малые доли секунды считаются в миллисекундах (тысячных), микросекундах (миллионных), наносекундах (миллиардных), а иногда и в меньших единицах секунды. Ежедневный опыт работы с малыми долями секунды - это микропроцессор с частотой 1 гигагерц, время цикла которого составляет 1 наносекунду. Камера выдержка часто выражается в долях секунды, например, ⁄ 30 секунда или ⁄ 1000 секунда.
Шестидесятеричное деление дня из календаря, основанного на астрономических наблюдениях, существовало с третьего тысячелетия до нашей эры, хотя и не было секундами, как мы их знаем сегодня. В то время малые деления времени нельзя было измерить, поэтому такие деления выводились математически. Первыми хронометрами, которые могли точно считать секунды, были маятниковые часы, изобретенные в 17 веке. Начиная с 1950-х годов атомные часы стали более эффективными хронометрами, чем вращение Земли, и продолжают устанавливать стандарт сегодня.
Механические часы, которые не зависят от измерения относительного вращательного положения Земли, сохраняют единообразное время называется средним временем, в пределах присущей ему точности. Это означает, что каждая секунда, минута и любое другое деление времени, отсчитываемое часами, будет той же продолжительности, что и любое другое идентичное деление времени. Но солнечные часы , которые измеряют относительное положение солнца на небе, называемое видимым временем, не поддерживают единообразное время. Время, которое показывают солнечные часы, меняется в зависимости от времени года, а это означает, что секунды, минуты и любое другое деление времени имеют разную продолжительность в разное время года. Время суток, измеренное с помощью среднего времени по сравнению с кажущимся временем, может отличаться на целых 15 минут, но один день будет отличаться от следующего лишь на небольшую величину; 15 минут - это совокупная разница за часть года. Эффект обусловлен главным образом наклоном земной оси по отношению к ее орбите вокруг Солнца.
Разница между кажущимся солнечным временем и средним временем была признана астрономами с древних времен, но до изобретения точных механических часов в середине 17 века солнечные часы были единственными надежными часами, а кажущееся солнечное время считалось общепринятый стандарт.
Доли секунды обычно обозначаются в десятичной системе счисления, например 2,01 секунды или две сотые секунды. Кратное значение секунд обычно выражается в минутах и секундах или часах, минутах и секундах часового времени, разделенных двоеточиями, например 11:23:24 или 45:23 (последнее обозначение может вызвать двусмысленность, потому что одно и то же обозначение используется для обозначения часов и минут). Редко имеет смысл выражать более длительные периоды времени, такие как часы или дни, в секундах, потому что это слишком большие числа. Для метрической единицы секунды есть десятичные префиксы, представляющие от 10 до 10 секунд.
Некоторые общие единицы времени в секундах: минута - 60 секунд; час - 3600 секунд; день - 86 400 секунд; неделя - 604 800 секунд; год (кроме високосных ) составляет 31 536 000 секунд; а (по григорианскому ) веку в среднем 3,155,695,200 секунд; со всем вышеперечисленным, за исключением возможных секунд прыжка.
Некоторые общие события в секундах: камень падает примерно на 4,9 метра из состояния покоя за одну секунду; маятник длиной около метра имеет качание в одну секунду, поэтому у маятниковых часов есть маятники длиной около метра; самые быстрые человеческие спринтеры бегут на 10 метров за секунду; океанская волна в глубокой воде проходит около 23 метров за одну секунду; звук проходит в воздухе около 343 метров за секунду; свету требуется 1,3 секунды, чтобы достичь Земли от поверхности Луны на расстояние 384 400 километров.
Секунда является частью других единиц, таких как частота, измеренная в герцах (обратные секунды или секунда), скорость (метры в секунду) и ускорение (метры в секунду в квадрате). Единица метрической системы беккерель, мера радиоактивного распада, измеряется в обратных секундах. Счетчик определяется скоростью света и секундами; определения метрических основных единиц килограмма, ампера, кельвина и канделы также зависят от секунды. Единственная базовая единица, определение которой не зависит от второй, - это моль. Из 22 названных производных единиц СИ только две (радиан и стерадиан) не зависят от второй. Многие производные единицы для повседневных вещей выражаются в более крупных единицах времени, а не в секундах, например в часах и минутах, скорости автомобиля в километрах в час или милях в час, киловатт-часах потребления электроэнергии и скорости движения. поворотный стол в оборотах в минуту.
Набор атомных часов по всему миру отслеживает время на основе консенсуса: часы «голосуют» за правильное время, и все часы для голосования управляются, чтобы согласиться с консенсусом, который называется Международным атомным временем (TAI). TAI «тики» атомные секунды.
Гражданское время определяется для согласования с вращением Земли. Международный стандарт хронометража - всемирное координированное время (UTC). Эта шкала времени "отсчитывает" те же атомные секунды, что и TAI, но вставляет или опускает дополнительные секунды, если это необходимо для корректировки изменений скорости вращения Земли.
Шкала времени в в котором секунды не точно равны атомным секундам, это UT1, форма всемирного времени. UT1 определяется вращением Земли относительно Солнца и не содержит дополнительных секунд. UT1 всегда отличается от UTC менее чем на секунду.
Хотя они еще не являются частью какого-либо стандарта хронометража, теперь существуют часы с оптической решеткой с частотами в спектре видимого света, которые являются наиболее точными измерителями времени из всех. Часы на стронция с частотой 430 ТГц, в красном диапазоне видимого света, теперь являются рекордсменом по точности: они набирают или теряют менее секунды за 15 миллиардов лет, что составляет больше, чем предполагаемый возраст Вселенной. Такие часы могут измерять изменение его высоты всего на 2 см по изменению его скорости из-за гравитационного замедления времени.
Когда-либо существовало только три определения второй: в виде доли дня, доли экстраполированного года и частоты микроволн атомных часов цезия, и они реализовали шестидесятеричное деление дня из древних астрономических календарей.
Цивилизации в классический период и ранее созданные подразделения календаря, а также дуги использовали шестидесятеричную систему счета, поэтому в то время секунда была Шестидесятеричное деление дня (древняя секунда = день / 60 × 60), а не часа, как современная секунда (= час / 60 × 60). Солнечные и водяные часы были одними из самых ранних устройств для измерения времени, и единицы времени измерялись в градусах дуги. Также использовались концептуальные единицы времени, меньшие, чем те, которые можно увидеть на солнечных часах.
В трудах естествоиспытателей средневековья есть ссылки на «второй» как часть лунного месяца, которые представляли собой математические подразделения, которые нельзя было измерить механически.
Самые ранние механические часы, появившиеся начиная с 14 века, имели дисплеи, которые делили час на половины, трети, четверти, а иногда даже на 12 частей, но никогда на 60. Фактически, час обычно не делился через 60 минут, поскольку он не был однородным по продолжительности. Для хронометристов было непрактично считать минуты до тех пор, пока в конце 16 века не появились первые механические часы, показывающие минуты. Механические часы сохранили среднее время, в отличие от кажущегося времени, отображаемого солнечными часами. К тому времени шестидесятеричное деление времени было прочно укоренилось в Европе.
Самые первые часы для отображения секунд появились во второй половине 16 века. Второй стал точно измеримым с развитием механических часов. Самыми ранними часами с пружинным приводом и секундной стрелкой, на которой отмечены секунды, являются часы без подписи с изображением Орфея из коллекции Фремерсдорфа, датируемые периодом между 1560 и 1570 годами. -Дин построил часы с отметкой каждые 1/5 минуты. В 1579 году Йост Бюрги построил для Вильгельма Гессенского часы, которые отмечали секунды. В 1581 году Тихо Браге изменил дизайн часов, которые отображали только минуты в его обсерватории, поэтому они также отображали секунды, хотя эти секунды были неточными. В 1587 году Тихо жаловался, что его четыре часа разошлись на плюс-минус четыре секунды.
В 1656 году голландский ученый Христиан Гюйгенс изобрел первые маятниковые часы. У него был маятник длиной чуть меньше метра, который давал ему качание в одну секунду, и спусковой механизм, который тикал каждую секунду. Это были первые часы, которые могли точно отсчитывать время в секундах. К 1730-м годам, 80 лет спустя, морские хронометры Джона Харрисона могли показывать время с точностью до одной секунды за 100 дней.
В 1832 году Гаусс предложил использовать в качестве базовой единицы времени в своей системе единиц миллиметр-миллиграмм-секунда . Британская ассоциация развития науки (BAAS) в 1862 году заявила, что «все люди науки согласны использовать в качестве единицы времени секунду среднего солнечного времени». BAAS официально предложила систему CGS в 1874 году, хотя в течение следующих 70 лет эта система была постепенно заменена на блоки MKS. Обе системы CGS и MKS использовали одну и ту же секунду в качестве базовой единицы времени. MKS был принят на международном уровне в 1940-х годах, определяя секунду как ⁄ 86 400 среднего солнечного дня.
Некоторое время в конце 1940-х часы кварцевого генератора с рабочей частотой ~ 100 кГц продвинулись вперед, чтобы отсчитывать время с точностью лучше, чем 1 часть из 10 в течение рабочий период суток. Стало очевидно, что консенсус таких часов показывает лучшее время, чем вращение Земли. Метрологи также знали, что орбита Земли вокруг Солнца (год) была намного более стабильной, чем вращение Земли. Это привело к предложениям еще в 1950 году определить вторую как долю года.
Движение Земли было описано в Таблицах Солнца Ньюкомба (1895), в которых предоставлена формула для оценки движения Солнца относительно эпохи 1900 года на основе астрономических наблюдений, сделанных между 1750 годом. и 1892. Это привело к принятию шкалы эфемеридного времени, выраженной в единицах сидерического года в ту эпоху в IAU в 1952 году. Эта экстраполированная шкала времени дает наблюдаемые положения небесных тел согласуются с ньютоновскими динамическими теориями их движения. В 1955 году тропический год, считавшийся более фундаментальным, чем звездный год, был выбран МАС в качестве единицы времени. Тропический год в определении не измерялся, а рассчитывался по формуле, описывающей средний тропический год, который линейно уменьшался со временем.
В 1956 году секунда была пересмотрена в единицах года относительно той эпохи. Таким образом, вторая была определена как «доля ⁄ 31,556,925,9747 тропического года для 1900 января 0 по 12-часовому эфемеридному времени». Это определение было принято как часть Международной системы единиц в 1960 году.
Но даже лучшие механические, электрические моторизованные и основанные на кварцевом кристалле часы обнаруживают расхождения, и практически ни один из них не является достаточно хорошим, чтобы учесть эфемеридную секунду. Для хронометража гораздо лучше естественная и точная «вибрация» заряженного атома. Частота вибрации (то есть излучения) очень специфична в зависимости от типа атома и от того, как он возбужден. С 1967 года второй определяется как "длительность 9 192 631 770 периодов излучения, соответствующих переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния цезия. -133 атом »(при температуре 0 К ). Эта длина секунды была выбрана, чтобы точно соответствовать длине секунды эфемериды, определенной ранее. Атомные часы используют такую частоту для измерения секунд путем подсчета циклов в секунду на этой частоте. Такого рода излучение - одно из наиболее устойчивых и воспроизводимых явлений природы. Нынешнее поколение атомных часов работает с точностью до одной секунды за несколько сотен миллионов лет.
Атомные часы теперь устанавливают продолжительность секунды и мировой стандарт времени.
Префиксы SI обычно используются для времени короче одной секунды, но редко на доли секунды. Вместо этого некоторые единицы, не относящиеся к системе СИ, разрешены для использования в СИ : минуты, часы, дни и в астрономии Юлианские годы.
| Подмножества | кратные | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Значение | символ СИ | Имя | Значение | Символ SI | Имя | Человеко-читаемый | |
| 10 с | ds | децисекунда | 10 с | das | декасекунда | 10 секунд | |
| 10 с | cs | сантисекунда | 10 с | hs | гектосекунда | 1 минута 40 секунд | |
| 10 с | мс | миллисекунда | 10 с | ks | килосекунда | 16 минут 40 секунд | |
| 10 с | мкс | микросекунда | 10 с | Ms | мегасекунда | 11,6 дней | |
| 10 с | нс | наносекунда | 10 с | Gs | гигасекунда | 31,7 года | |
| 10 с | ps | пикосекунда | 10 с | Ц | терасекунда | 31,700 лет | |
| 10 с | фс | фемтосекунда | 10 с | Ps | петасекунда | 31,7 миллиона лет | |
| 10 с | как | аттосекунда | 10 с | Es | экзасекунда | 31,7 миллиарда лет | |
| 10 с | zs | зептосекунда | 10 с | Zs | дзеттасекунда | 31,7 триллиона лет | |
| 10 с | ys | йоктосекунда | 10 с | Ys | yottasecond | 31,7 квадриллион лет | |
 | Найдите second в Wiktionary, бесплатном словаре. |
 | Викискладе есть медиафайлы, связанные с Second. |
