Sekunde

Das zweite (Symbol: s), manchmal abgekürzt sec. ist der Name einer Zeiteinheit. Es ist eine der sieben SI-Basiseinheiten. Das bedeutet, dass die Sekunde dazu dient, die Grundlagen vieler anderer Einheiten zu bilden (z.B. Geschwindigkeit ist ein Meter pro Sekunde, in SI-Einheiten). Eine Sekunde wird offiziell als die Zeit gemessen, die 9.192.631.770 Zyklen von Strahlung benötigt wird, die von Elektronen ausgeht, die sich zwischen zwei Energieniveaus des Cäsium-133-Atoms bewegen.

Die zweite ist nicht die einzige Zeiteinheit. Andere Zeiteinheiten sind Minuten, Stunden, Tage, Wochen, Monate und Jahre. Es gibt 60 Sekunden in einer Minute, 60 Minuten (oder 3.600 Sekunden) in einer Stunde und 24 Stunden (86.400 Sekunden) an einem Tag. Mit der einzigen Ausnahme der Sekunde werden alle anderen Zeiteinheiten nicht als SI-Einheiten betrachtet.

Metrische Präfixe werden häufig mit dem Wort Sekunde kombiniert, um Unterteilungen der Sekunde zu bezeichnen, z.B. , die Millisekunde (ein Tausendstel einer Sekunde) und Nanosekunde (ein Milliardstel einer Sekunde). Obwohl SI-Präfixe auch verwendet werden können, um Vielfache der Sekunde zu bilden (z.B. "Kilosekunde" oder tausend Sekunden), werden solche Einheiten in der Praxis selten verwendet. Häufiger anzutreffen sind Nicht-SI-Zeiteinheiten wie Minute, Stunde und Tag, die um Vielfache von 60 und 24 zunehmen (und nicht um Zehnerpotenzen wie im SI-System).

Internationale Zweite

Im Internationalen Einheitensystem wird die zweite derzeit als die Dauer von 9.192.631.770 Perioden der Strahlung definiert, die dem Übergang zwischen den beiden Hyperfeinstrukturniveaus des Grundzustandes des Cäsium-133-Atoms entspricht. Diese Definition bezieht sich auf ein Cäsiumatom in Ruhe bei einer Temperatur von 0 Kelvin (-273,15 Grad Celsius; -459,67 Grad Fahrenheit) (absoluter Nullpunkt). Der Grundzustand wird bei einem Magnetfeld von Null definiert. Die so definierte Sekunde entspricht der Ephemeridensekunde.

Das internationale Standardsymbol für eine Sekunde ist s (siehe ISO 31-1)

Äquivalenz zu anderen Zeiteinheiten

1 internationale Sekunde ist gleich:

1/60 Minute (1 Minute entspricht 60 Sekunden)
1/3.600 Stunde (1 Stunde entspricht 3.600 Sekunden)
1/86.400 Tag (1 Tag im Sinne von Nicht-SI-Einheiten, die zur Verwendung mit dem Internationalen Einheitensystem zugelassen sind, entspricht 86.400 Sekunden)

Es gibt 31.536.000 Sekunden in einem gewöhnlichen Jahr, 31.622.400 Sekunden in einem Schaltjahr und 31.557.600 Sekunden in einem Julianischen Jahr.

Historischer Ursprung

Ursprünglich war die Sekunde als "zweite Minute" bekannt, d.h. die zweite Minute (d.h. kleine) Einteilung einer Stunde. Die erste Einteilung war als "Primzahl-Minute" bekannt und entspricht der Minute, die wir heute kennen. Die dritte und vierte Minute wurden manchmal für Berechnungen verwendet.

Der Faktor 60 stammt von den Babyloniern, die ein sexagesimales (Basis-60) Zahlensystem verwendeten. Die Babylonier unterteilten ihre Zeiteinheiten jedoch nicht sexagesimal (außer für den Tag). Die Stunde war von den alten Ägyptern entweder als 1/12 der Tageszeit oder 1/12 der Nachtzeit definiert worden, so dass beide mit den Jahreszeiten variierten. Griechische Astronomen, zum Beispiel Hipparchus und Ptolemäus, definierten die Stunde als 1/24 eines mittleren Sonnentages. Eine sexagesimale Unterteilung dieser mittleren Sonnenstunde machte aus der zweiten 1/86.400 eines mittleren Sonnentages. ^[]

Griechische Zeiträume, z.B. der mittlere synodische Monat, wurden in der Regel recht genau angegeben, weil sie aus sorgfältig ausgewählten, durch Hunderte von Jahren getrennten Finsternissen berechnet wurden - einzelne mittlere synodische Monate und ähnliche Zeiträume können nicht gemessen werden. Mit der Entwicklung von Pendeluhren, die die mittlere Zeit halten (im Gegensatz zu der von Sonnenuhren angezeigten scheinbaren Zeit), wurde die Sekunde jedoch messbar. Das Sekundenpendel wurde bereits 1660 von der Royal Society of London als Längeneinheit vorgeschlagen. Die Dauer eines Schlags oder einer halben Periode (ein Schwung, nicht hin und her) eines Pendels von einem Meter Länge auf der Erdoberfläche beträgt ungefähr eine Sekunde.

Im Jahr 1956 wurde die zweite als Zeitraum der Drehung der Erde um die Sonne für eine bestimmte Epoche definiert, da man inzwischen erkannt hatte, dass die Rotation der Erde um ihre eigene Achse als Zeitmaßstab nicht ausreichend einheitlich war. Die Bewegung der Erde wurde in Newcombs Tabellen der Sonne beschrieben, die eine Formel für die Bewegung der Sonne in der Epoche 1900 auf der Grundlage astronomischer Beobachtungen zwischen 1750 und 1892 enthält. Die zweite so definierte ist

der Bruchteil 1/31.556.925.9747 des tropischen Jahres für 1900 Januar 0 um 12 Stunden Ephemeridenzeit.

Diese Definition wurde 1960 von der Elften Generalkonferenz für Maß und Gewicht ratifiziert. Das Tropenjahr in der Definition wurde nicht gemessen, sondern anhand einer Formel berechnet, die ein Tropenjahr beschreibt, das mit der Zeit linear abnahm, daher der merkwürdige Hinweis auf ein bestimmtes augenblickliches Tropenjahr. Da diese Sekunde die unabhängige Zeitvariable war, die während des größten Teils des zwanzigsten Jahrhunderts in den Ephemeriden von Sonne und Mond verwendet wurde (Newcombs Sonnentafeln wurden von 1900 bis 1983 und Browns Mondtafeln von 1920 bis 1983 verwendet), wurde sie als Ephemeridensekunde bezeichnet.

Als Atomuhren hergestellt wurden, wurden sie zur Grundlage der Definition der Sekunde, und nicht der Umdrehung der Erde um die Sonne.

Nach mehrjähriger Arbeit bestimmten Louis Essen vom National Physical Laboratory (Teddington, England) und William Markowitz vom United States Naval Observatory (USNO) die Beziehung zwischen der Hyperfein-Übergangsfrequenz des Cäsiumatoms und der Ephemeridensekunde. Mit einer Common-View-Messmethode, die auf den empfangenen Signalen des Radiosenders WWV basierte, bestimmten sie die Bahnbewegung des Mondes um die Erde, woraus die scheinbare Bewegung der Sonne abgeleitet werden konnte, in Bezug auf die von einer Atomuhr gemessene Zeit. Als Ergebnis definierte die Dreizehnte Generalkonferenz für Maß und Gewicht 1967 die Sekunde der Atomzeit im Internationalen Einheitensystem (SI) als

die Dauer von 9.192.631.770 Perioden der Strahlung, die dem Übergang zwischen den beiden Hyperfeinstrukturniveaus des Grundzustandes des Cäsium-133-Atoms entspricht.

Der Grundzustand ist bei Magnetfeld Null definiert. Die so definierte Sekunde entspricht der Ephemeridensekunde.

Die Definition der zweiten wurde später auf der Tagung des BIPM 1997 verfeinert und umfasste die Erklärung

Diese Definition bezieht sich auf ein Cäsiumatom in Ruhe bei einer Temperatur von 0 K.

Die überarbeitete Definition scheint zu implizieren, dass die ideale Atomuhr ein einzelnes Cäsiumatom in Ruhe enthalten würde, das eine einzige Frequenz abgibt. In der Praxis bedeutet die Definition jedoch, dass hochpräzise Realisierungen der Sekunde die Auswirkungen der Umgebungstemperatur (Schwarzkörperstrahlung), innerhalb derer Atomuhren arbeiten, kompensieren und entsprechend auf den oben definierten Wert der Sekunde extrapolieren sollten.

Die zweite in Rollenspielen

Manchmal wird in Rollenspielen eine Sekunde verwendet, um sich auf eine kleine Zeitspanne oder eine einzelne Kampfrunde zu beziehen. Sie wird als Standardzeitmoment verwendet und bezieht sich nicht unbedingt auf eine echte Sekunde und kann je nach Szenario kürzer oder länger sein.

Wissenswertes

Bis in die Neuzeit wurden Grade und Stunden sukzessive durch 60 geteilt in pars minuta prima, pars minuta secunda, pars minuta tertia und so weiter. Daraus entwickelte sich die moderne Minuten- und Sekundeneinteilung, aber für kleinere Unterteilungen folgen wir jetzt der Dezimalteilung. In einigen Sprachen behalten Wörterbücher das Wort für Dritte immer noch für 1/60 einer Sekunde, z.B. Polnisch (tercja) und Arabisch (ثالثة).

Fragen und Antworten

F: Was ist das Symbol für die Sekunde?

A: Das Symbol für Sekunde ist "s".

F: Wie viele Sekunden sind in einer Minute?

A: Eine Minute hat 60 Sekunden.

F: Wie viele Minuten sind in einer Stunde?

A: Eine Stunde besteht aus 60 Minuten.

F: Wie viele Stunden hat ein Tag?

A: Ein Tag hat 24 Stunden.

F: Woher stammt diese Tradition der Zeitmessung?

A: Diese Tradition geht auf die Babylonier zurück.

F: Wie messen Wissenschaftler die Sekunde?

A: Wissenschaftler messen die Sekunde daran, wie lange es dauert, bis ein Cäsiumatom 9.192.631.770 (etwa 9 Milliarden) Mal schwingt.

F: Was ist ein Beispiel dafür, warum Wissenschaftler diese Methode der Zeitmessung anstelle anderer Methoden verwenden?

A: Wissenschaftler verwenden diese Methode, weil sich die Länge eines Tages ständig ändert, die Schwingungen von Atomen dagegen immer gleich lang dauern.