Drugi raz)

druga
Ta animacja przedstawia błyskawicę, która pojawia się raz na sekundę.
Informacja
System	Jednostki bazowe systemu międzynarodowego
Jednostką…	Czas
Symbol	s

Drugi jest jednostkę, w czasie symbolu y (nie kropka abbreviatory). Pod względem jakościowym jest to czas równy sześćdziesiątej części minuty , a sama minuta jest sześćdziesiątą częścią godziny . Jest to zresztą etymologia tego słowa, która wywodzi się ze skróconej francusztyzacji wyrażenia minutum secunda w średniowiecznej łacinie, które dosłownie oznacza minutę drugiej rangi , to znaczy drugą część godziny .

Jest to jedna z podstawowych jednostek systemu międzynarodowego (SI) i systemu CGS . Ilościowo SI drugi określa długość szeregu drgań (9 192 631 770 dokładnie) związane zjawiska fizyczne dotyczące atom z cezu . Pomiar i liczenie tych oscylacji odbywa się za pomocą zegarów atomowych .

Wybór podstawy 60

Od początku II th  tysiąclecia przed naszą erą. AD , Mezopotamczycy liczyli w podstawie 60, używając pozycji liczenia wyprowadzonej z systemu numeracji typu addytywnego i mieszanej bazy Sumerów . System ten jest generalnie kojarzony z cywilizacją babilońską , która okupowała południową Mezopotamię po -1800 roku i do początku naszej ery. Ta podstawa przeszła przez stulecia: znajduje się dziś w notacji kątów w stopniach ( 360 ° = 6 × 60 ° ) lub w podziale czasu ( 1 godzina = 60 minut = 60 2 sekundy ).

Standard pomiaru czasu

Definicja drugiej, jednostki czasu w systemie międzynarodowym , została ustalona zgodnie z wiedzą i możliwościami technicznymi każdej epoki od pierwszej Konferencji Generalnej Miar w 1889 roku.

• W pierwszej kolejności definiowana jako frakcja 1 / 86400 o średniej słoneczne dni , średnia słoneczny dzień jest czas trwania obrotu ziemi na sobie określonej astronomowie. Powiązana skala czasu to uniwersalny czas UTC.
• W roku 1956 , biorąc pod uwagę niedoskonałości obrotu ziemi co spowalnia w szczególności ze względu na falach oparto je na obrót ziemi wokół Sun i określone jako ułamek 1 / 31 556 925,974 7 z rok zwrotnik 1900 . Jest to drugi z czasów efemeryd TE.
• Od 13 -tego Generalna Konferencja Miar, drugi nie jest już zdefiniowane w odniesieniu do roku , ale w porównaniu do majątku materiału  ; ta podstawowa jednostka systemu międzynarodowego została zdefiniowana w 1967 roku następująco:

„Drugi, symbol s, to jednostka czasu w układzie SI. Definiuje się ją przyjmując stałą wartość liczbową częstotliwości cezu, częstotliwość przejścia nadsubtelnego stanu podstawowego niezakłóconego atomu cezu 133 , równą 9 192 631 770 wyrażoną w Hz, jednostka równa s -1  . ΔνVSs{\ Displaystyle \ Delta \ nu _ {\ mathrm {Cs}}}

Ta definicja implikuje dokładną zależność = 9 192 631 770  Hz . Odwracając tę ​​relację, druga jest wyrażana jako funkcja stałej  : ΔνVSs{\ Displaystyle \ Delta \ nu _ {\ mathrm {Cs}}}ΔνVSs{\ Displaystyle \ Delta \ nu _ {\ mathrm {Cs}}}

1H.z=ΔνVSs9192631770{\ Displaystyle 1 \; \ mathrm {Hz} = {\ Frac {\ Delta \ nu _ {\ mathrm {Cs}}} {9 \, 192 \, 631 \, 770}} \ quad} lub 1s=9192631770ΔνVSs.{\ Displaystyle \ quad 1 \; \ mathrm {s} = {\ Frac {9 \, 192 \, 631 \, 770} {\ Delta \ nu _ {\ mathrm {Cs}}}} \;.}

Z tej definicji wynika, że ​​drugi jest równy czasowi trwania 9 192 631 770 okresów promieniowania odpowiadających przejściu między dwoma nadsubtelnymi poziomami stanu podstawowego niezakłóconego atomu cezu-133 . "

Drugi, standard pomiaru czasu, jest więc wielokrotnością okresu fali emitowanej przez atom cezu 133 , gdy jeden z jego elektronów zmienia poziom energii . W ten sposób przeszliśmy od definicji w sposób malejący , w których druga wynika z podziału przedziału o znanej długości na mniejsze przedziały, do definicji rosnącej, w której druga jest wielokrotnością przedziału mniejszego.

Na sesji 1997 Międzynarodowy Komitet potwierdziły, że definicja odnosi się do drugiego atomu z cezu do temperatury od 0  K , to znaczy bezwzględną wartość zero . Ten ostatni dokładność podkreśla fakt, że w temperaturze 300  K , przy czym przejście w ulega zapytania, w porównaniu do wartości teoretycznej pojemności w częstotliwości ze względu na działanie promieniowania z ciała doskonale czarnego . Korektę tę wprowadzono do pierwotnych wzorców częstotliwości, a tym samym do Międzynarodowego Czasu Atomowego (TAI) od 1997 r. , Kiedy przestał być pomijalny w porównaniu z innymi źródłami niepewności.

Dzisiaj mamy dokładnością do 14 -tego  miejsca po przecinku (10 -14 ). Dokładność i stabilność tak zwanej skali TAI uzyskanej głównie z atomowych zegarów strumieniowych cezu jest około 100 000 razy większa niż w przypadku czasu efemerydowego . Jest ponadto najbardziej znaną jednostką SI .

Jednostki pochodne

Znormalizowane jednostki i symbole w SI

Te prefiksy Międzynarodowego Układu Jednostek Miar pozwalają na tworzenie wielokrotności i podwielokrotności dziesiętnych sekundy. Podczas gdy podwielokrotności dziesiętne (milisekunda, mikrosekunda, nanosekunda itp.) Są używane dość często, to wielokrotności (kilosekundy ( ks ) dla 1000 sekund, megasekund itp.) Są bardzo rzadko używane, wielokrotności 60 ( minut , godzin ), a następnie 24 ( dzień ) są preferowane w stosunku do nich.

Wielokrotności sekundy w systemie międzynarodowym to:

• minut , symbolem min , którego czas trwania to 60 sekund;
• godzin , symbolem H , którego czas trwania to 60  minut , tj 3600 sekund;
• dni , symbolem d (od łacińskiego matryc ), którego czas trwania to 24  dni , lub 86,400 sekund (ten czas, różne od dnia kalendarzowego, odpowiada w przybliżeniu o słoneczne dni ).

Zwykłe jednostki i zapisy pochodzące z SI

Istnieją inne zwykłe jednostki, które nie są opisane w SI , ale pochodzą z niego:

• trzeci , symbol t , stare urządzenie, którego czas trwania jest 1 / 60 sekundy;
• Julian lat , symbolem (po łacińskiego annus  , często rok w literaturze anglosaskiej), trwające 365,25 dni lub 31,557,600 sekund;
• gwiazdowy roku , podano jego Epoki (wykorzystywane do określenia inną jednostkę długości pochodzących od SI, ale nie formalnie, celowość roku światło ), zdefiniowane przez dokładnego czasu wyrażonego w sekundach (471,949.27 dokładnie 31 sekund dla J2000.0 epoka używana do określenia roku świetlnego);
• licznik , który jest jednostką o długości, a nie czasu, ale która została określona jako odległość przebyta przez światło w próżni w dokładnie 1 / 299792458 sekundy (definicja ta sprawia, że możliwe jest wyrażenie równoważnie okresy fale elektromagnetyczne w postaci długości fali  ; jednak miernik jest nadal uważany za podstawową jednostkę SI, a nie wyprowadzoną; dziś jest to czas (a nie bezpośrednio odległość), który znamy dzisiaj. hui mierzy dokładniej (dowolny pomiar odległości zobowiązuje do zmiany układu odniesienia przyrządu pomiarowego, choćby do jego zbudowania, i do zsynchronizowania co najmniej dwóch pomiarów, co również wymaga koniecznie niezerowego czasu)

Błędne oceny

Użycie jednej lub dwóch liczb pierwszych (znaków "′" i "″") jako odpowiednich symboli czasowej minuty i sekundy jest nieprawidłowe, te znaki oznaczają minutę i sekundę łuku, podziały stopnia d 'łuku .

Podobnie nie jest poprawne stosowanie skrótów symboli i nazw jednostek, takich jak „sec” („s” lub „sekunda”).

Wielokrotności i podwielokrotności

Te prefiksy Międzynarodowego Układu Jednostek Miar pozwalają na tworzenie wielokrotności i podwielokrotności dziesiętnych sekundy. Jak wskazano powyżej, podwielokrotności są często używane w przeciwieństwie do wielokrotności.

Oto tabela wielokrotności i podwielokrotności sekundy:

10  N	Nazwisko	Symbol	Ilość
10 24	yottasecond	Ys	Kwadrylion
10 21	zettasecond	Zs	Trilliard
10 18	exasecond	Jest	Kwintylion
10 15	petasekunda	Ps	Bilard
10 12	terasecond	Ts	Kwintylion
10 9	gigasekunda	Gs	Miliard
10 6	mega sekunda	SM	Milion
10 3	kilosekunda	ks	Tysiąc
10 2	hektosekunda	hs	Sto
10 1	dekasekunda	das	Dziesięć
1	druga	s	ZA
10 -1	decydujący	ds	Dziesiąty
10 −2	centisekunda	cs	Setny
10 -3	milisekunda	SM	Tysięczny
10 −6	mikrosekunda	μs	Milionowy
10 -9	nanosekunda	ns	Miliardowe
10 -12	pikosekunda	ps	Miliardowe
10 -15	femtosekunda	FS	Bilard
10 -18	attosekunda	as	Trylionowe
10 −21	zeptosecond	zs	Trilliardth
10 -24	yoctosecond	ys	Biliardowa

Rzędy wielkości

Możemy zauważyć, że wiek Wszechświata wyrażony w sekundach jest bliski 4,3 × 10 17  s , co nie ma większego znaczenia dla znacznie dłuższych czasów trwania wyrażonych w zettasekundach lub yottasekundach.

Podobnie miliard sekund odpowiada w przybliżeniu 31 latom, 8 miesiącom i 8 dniom, bardziej mówiąc w skali ludzkiej.

Dla kontrastu, w dziedzinie ekstremalnie krótkich czasów, Instytut Optyki Kwantowej im. Maxa Plancka  (we) zmierzył w 2004 r. Czas przemieszczania się elektronów wzbudzonych przez impulsy 250 attosekundowego ultrafioletu lasera ; Stanowisko mierzono co 100 attosekund, co odpowiada 1 x 10 -16  S - dla porównania, attosekunda jest do drugiego, co drugi ma około 31540000000 lat. Aby uzyskać lepsze wyobrażenie o dzielności, w Nielsa Bohra model atomu wodoru , elektronu orbicie wokół jądra trwa 150 attosekund (ale obecne modele atomowe uważają, że elektron nie wiruje).

Instytut Optyki Nieliniowej i Spektroskopii im. Maxa Borna (MBI) w Berlinie w 2010 r. Ustanowił rekord najniższego kontrolowanego czasu trwania impulsu, osiągając czas trwania 12 attosekund.

Mniejsze jednostki czasu, zeptosekunda i yoktosekunda, mogą nadal mieć sens w skalach subatomowych, ale nie są mierzalne za pomocą obecnych instrumentów.

Inne zwykłe nieliniowe jednostki czasu

Inne zwykłe jednostki nie odpowiadają dokładnej liczbie sekund, a zatem nie są jednostkami czasu w SI, ani nawet bezpośrednio z niej nie pochodzą, ponieważ są jedynie przybliżeniami w ich własnym systemie nieliniowym, o rzeczywistym czasie trwania w sekundach IF:

• słoneczny dzień , jak zauważył nawet dzisiaj na Ziemi przez geofizyków i astronomów (a poprzednio stosowany również intuicyjnie jako jednostka kalendarzowym), ale którego prawdziwy czas trwania waha się stale nieregularnie, a także jednostek pochodnych (tydzień słonecznego, miesiąc słonecznej, letniej słonecznej) ale których nazwy są jeszcze bardziej niejednoznaczne w zależności od gwiazdy odniesienia i trójwymiarowego układu odniesienia używanego do ich zliczania (w liczbie ziemskich obrotów między równonocami lub zgodnie z obserwowanym rokiem tropikalnym);
• wszystkie jednostki kalendarza (w liczbie obrotów Ziemi na przemian noc / dzień), wszystkie geocentrowane, znane ogółowi społeczeństwa i szeroko stosowane (dzień, tydzień, miesiąc, rok, dekada, wiek, tysiąclecie itp.), które również nie odpowiadają dokładnie wyprowadzonym jednostkom SI lub nawet dokładnie poprzednim jednostkom słonecznym;
• podobnie dzień kalendarzowy jest zwykle dzielony w tradycyjny sposób na dokładnie 24 „godziny” po 60 „minut”, każda po 60 „sekund”, niezależnie od daty, co upraszcza bieżące wykorzystanie; jednakże te jednostki (także kalendarz) różnią się wtedy od godziny, minuty i sekundy opisanej w SI, a nawet od godziny, minuty i sekundy słonecznej geofizyków i astronomów.

Jednak w wielu krajach legalny czas w dniu kalendarzowym jest obecnie określany przez czas trwania wyrażony w godzinach, minutach i sekundach SI: korekta dni kalendarzowych z dniami słonecznymi odbywa się dziś od czasu do czasu w średnich sekundach przestępnych , wstawiane lub usuwane w określonych terminach na koniec dnia (tak, aby dni kalendarzowe zgodnie z prawem mają najczęściej 24 godziny w SI, ale niektóre dni są skracane lub wydłużane o jedną lub dwie sekundy w SI). Pozwoliło to na wyeliminowanie w wielu dziedzinach stosowania tradycyjnych sekund, minut i godzin słonecznych, a nawet sekund kalendarzowych, minut i godzin, kosztem komplikacji prawnego czasu trwania dnia kalendarzowego.

Perspektywy

Standard pomiaru częstotliwości i czasu

Najnowsze osiągnięcia zegarów atomowych, oparte na przejściach elektronowych na częstotliwościach optycznych, umożliwiły zbudowanie zegarów, które są bardziej stabilne niż najlepsze zegary odrzutowe cezu . Podczas 24 -tego Konferencji Ogólnej Miar , atomy te i ich częstotliwości dodano wtórnych przedstawień sekundę.

Zgodnie z publikacjami dotyczącymi wydajności tych standardów częstotliwości (w tym Nature oflipiec 2013), zegary te mogą w przyszłości doprowadzić do nowej definicji sekundy.

Uwagi i odniesienia

Uwagi

1. 24-  godzinny dzień odpowiada 24 × 60 × 60 = 86400 sekund .
2. Por. Atom

Bibliografia

1. SI Broszura 2019 , str.  18
2. SI Broszura 2019 , str.  18
3. Jednostki miary: SI
4. Broszura SI 2019 , s.  33
5. Broszura SI 2019 , s.  33
6. Afnor X 02-003 - Podstawowe normy - Zasady zapisywania liczb, wielkości, jednostek i symboli - § 6.4: „W żadnym wypadku nie należy zastępować skrótów tych symboli, nawet jeśli wydają się one logiczne lub spójne, lub zastępować jeden symbol symbolem inne ". :

   	Nazwisko	Symbol	Nie pisz
   Jednostka czasu	druga	s	suchy, "
   	minuta	min	mn, '
   Szafka narożna	sekunda (łuk lub kąt)	"	s
   	minuta (łuk lub kąt)	'	min

7. Broszura SI 2019 , s.  35
8. długo skalę wykorzystywane jest tu odniesienie w krajach francuskojęzycznych, zwłaszcza we Francji, Kanadzie, a także ogólnie w Europie (z wyjątkiem Wielkiej Brytanii). Skala krótka jest używana głównie w Stanach Zjednoczonych, Brazylii, Wielkiej Brytanii i innych krajach anglojęzycznych (z wyjątkiem Kanady).
   
9. (w) Ruchy elektronów przypięte do ułamka sekundy , Nature 427, 26 lutego 2004
10. Po ponad 15 latach działalności usługa monitoringu www.bulletins-electroniques.com prowadzona przez ADIT została zatrzymana pod koniec czerwca 2015 roku.
11. Uchwała 8 z 24 th  CPGM (2011)
12. Praktyczna realizacja definicji głównych jednostek , BIPM, 30 listopada 2018
13. (w) Eksperymentalna realizacja optycznej sekundy z zegarami sieciowymi strontu , Nature Communications 4 lipca 2013

Załączniki

Bibliografia

• Międzynarodowe Biuro Miar i Wag , Międzynarodowy Układ Jednostek Miar (SI) , Sèvres, BIPM,2019, 9 th  ed. , 216  str. ( ISBN  978-92-822-2272-0 , przeczytaj online [PDF] )

Powiązane artykuły

• Obliczanie godzinowe
• Rzędy wielkości trwania
• Sekunda przestępna

Linki zewnętrzne

• Precyzja czasu