Solo ha habido tres definiciones del segundo: como una fracción del día, como una fracción de un año extrapolado, y como la frecuencia de microondas de un reloj atómico de cesio, y han realizado una división sexagesimal del día a partir de calendarios astronómicos antiguos.
Divisiones sexagesimales de tiempo y día del calendarioEditar
Civilizaciones en el período clásico y divisiones del calendario creadas anteriormente, así como arcos que utilizan un sistema de conteo sexagesimal, por lo que en ese momento el segundo era una subdivisión sexagesimal del día (segundo antiguo = día / 60 × 60), no de la hora como el segundo moderno (= hora / 60 × 60). Los relojes de sol y de agua se encontraban entre los primeros dispositivos de cronometraje, y las unidades de tiempo se medían en grados de arco. También se utilizaron unidades conceptuales de tiempo más pequeñas que las realizables en los relojes de sol.
Hay referencias al «segundo» como parte de un mes lunar en los escritos de los filósofos naturales de la Edad Media, que eran subdivisiones matemáticas que podían no puede medirse mecánicamente.
Fracción del día solarEditar
Los primeros relojes mecánicos que aparecieron a partir del siglo XIV tenían pantallas que dividían la hora en mitades, tercios, cuartos y, a veces, incluso 12 partes, pero nunca por 60. De hecho, la hora no se dividía comúnmente en 60 minutos ya que no era uniforme en duración. No era práctico para los cronometradores considerar los minutos hasta que aparecieron los primeros relojes mecánicos que mostraban minutos a fines del siglo XVI. Los relojes mecánicos mantuvieron la hora media, a diferencia de la hora aparente mostrada por los relojes de sol. En ese momento, las divisiones sexagesimales del tiempo estaban bien establecidas en Europa.
Los primeros relojes en mostrar los segundos aparecieron durante la última mitad del siglo XVI. El segundo se pudo medir con precisión con el desarrollo de los relojes mecánicos. El primer reloj accionado por resorte con segundero que marcaba los segundos es un reloj sin firmar que representa a Orfeo en la colección de Fremersdorf, fechado entre 1560 y 1570.:417–418 Durante el tercer cuarto del siglo XVI, Taqi al-Din construyó un reloj En 1579, Jost Bürgi construyó un reloj para Guillermo de Hesse que marcaba los segundos.:105 En 1581, Tycho Brahe rediseñó relojes que habían mostrado solo minutos en su observatorio para que también mostraran segundos, aunque esos los segundos no eran precisos. En 1587, Tycho se quejó de que sus cuatro relojes diferían en más o menos cuatro segundos.:104
En 1656, el científico holandés Christiaan Huygens inventó el primer reloj de péndulo. Tenía una longitud de péndulo de poco menos de un metro que le daba una oscilación de un segundo y un escape que marcaba cada segundo. Fue el primer reloj que pudo medir el tiempo con precisión en segundos. En la década de 1730, 80 años después, los cronómetros marítimos de John Harrison podían mantener la hora con una precisión de un segundo en 100 días.
En 1832, Gauss propuso usar el segundo como la unidad base de tiempo en su milímetro. Sistema de unidades de miligramos por segundo. La Asociación Británica para el Avance de la Ciencia (BAAS) en 1862 declaró que «Todos los hombres de ciencia están de acuerdo en utilizar el segundo del tiempo solar medio como unidad de tiempo». BAAS propuso formalmente el CGS sistema en 1874, aunque este sistema fue reemplazado gradualmente durante los siguientes 70 años por unidades MKS. Tanto el sistema CGS como el sistema MKS utilizaron el mismo segundo como su unidad de tiempo base. MKS fue adoptado internacionalmente durante la década de 1940, definiendo el segundo como 1 ⁄86,400 de un día solar medio.
Fracción de un año de efeméridesEditar
En algún momento a fines de la década de 1940, relojes de oscilador de cristal de cuarzo con una frecuencia de funcionamiento de ~ 100 kHz avanzada para mantener el tiempo con una precisión mejor que 1 parte en 108 durante una ópera período de ting de un día. Se hizo evidente que un consenso de tales relojes mantenía un mejor tiempo que la rotación de la Tierra. Los metrólogos también sabían que la órbita de la Tierra alrededor del Sol (un año) era mucho más estable que la rotación de la Tierra. Esto llevó a propuestas ya en 1950 para definir el segundo como una fracción de año.
El movimiento de la Tierra se describió en las Tablas del Sol de Newcomb (1895), que proporcionó una fórmula para estimando el movimiento del Sol en relación con la época de 1900 basándose en observaciones astronómicas realizadas entre 1750 y 1892. Esto resultó en la adopción de una escala de tiempo de efemérides expresada en unidades del año sideral en esa época por la IAU en 1952. Esta escala de tiempo extrapolada trae las posiciones observadas de los cuerpos celestes de acuerdo con las teorías dinámicas newtonianas de su movimiento. En 1955, el año tropical, considerado más fundamental que el año sideral, fue elegido por la IAU como unidad de tiempo. El año tropical en la definición no se midió sino que se calculó a partir de una fórmula que describe un año tropical medio que disminuyó linealmente con el tiempo.
En 1956, el segundo se redefinió en términos de un año en relación con esa época. El segundo se definió así como «la fracción 1⁄31,556,925.9747 del año tropical para 1900 enero 0 a las 12 horas de tiempo de efemérides». Esta definición fue adoptada como parte del Sistema Internacional de Unidades en 1960.
Segunda Edición «Atómica»
Pero incluso los mejores relojes mecánicos, eléctricos motorizados y basados en cristales de cuarzo desarrollan discrepancias de condiciones ambientales. Mucho mejor para el cronometraje es la «vibración» natural y exacta en un átomo energizado. La frecuencia de vibración (es decir, radiación) es muy específica según el tipo de átomo y cómo se excita. Desde 1967, el segundo se ha definido exactamente como «la duración de 9.192.631.770 períodos de radiación correspondientes a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio-133» (a una temperatura de 0 K). Esta duración de un segundo se seleccionó para que se corresponda exactamente con la duración de la efemérides segundos previamente definida. Los relojes atómicos usan esa frecuencia para medir segundos contando ciclos por segundo a esa frecuencia. La radiación de este tipo es uno de los fenómenos más estables y reproducibles de la naturaleza. La generación actual de relojes atómicos tiene una precisión de un segundo en unos pocos cientos de millones de años.
Los relojes atómicos ahora establecen la duración de un segundo y el estándar de tiempo para el mundo.