Sempre houve apenas três definições do segundo: como uma fração do dia, como uma fração de um ano extrapolado, e como a frequência de micro-ondas de um relógio atômico de césio, e eles perceberam uma divisão sexagesimal do dia a partir de antigos calendários astronômicos.
Divisões sexagesimais de tempo e dia do calendário
Civilizações no período clássico e divisões do calendário criadas anteriormente, bem como arcos usando um sistema sexagesimal de contagem, então naquela época o segundo era uma subdivisão sexagesimal do dia (segundo antigo = dia / 60 × 60), não da hora como o segundo moderno (= hora / 60 × 60). Os relógios de sol e os relógios de água estavam entre os primeiros dispositivos de cronometragem, e as unidades de tempo eram medidas em graus de arco. Unidades conceituais de tempo menores do que o realizável em relógios de sol também foram usadas.
Existem referências a “segundo” como parte de um mês lunar nos escritos de filósofos naturais da Idade Média, que eram subdivisões matemáticas que poderiam não pode ser medido mecanicamente.
Fração do dia solar Editar
Os primeiros relógios mecânicos que apareceram a partir do século 14 tinham mostradores que dividiam a hora em metades, terços, quartos e às vezes até 12 partes, mas nunca por 60. Na verdade, a hora não era comumente dividida em 60 minutos, pois não era uniforme em duração. Não era prático para os cronometristas considerarem os minutos até que os primeiros relógios mecânicos que exibiam os minutos surgissem perto do final do século XVI. Os relógios mecânicos mantinham o tempo médio, ao contrário do tempo aparente exibido pelos relógios de sol. Naquela época, as divisões sexagesimais do tempo estavam bem estabelecidas na Europa.
Os primeiros relógios a exibir os segundos apareceram durante a última metade do século XVI. O segundo tornou-se mensurável com precisão com o desenvolvimento de relógios mecânicos. O mais antigo relógio movido a mola com um ponteiro de segundos que marcava os segundos é um relógio sem sinal que representa Orfeu na coleção de Fremersdorf, datado entre 1560 e 1570.:417–418 Durante o terceiro quarto do século 16, Taqi al-Din construiu um relógio com marcações a cada 1/5 de minuto. Em 1579, Jost Bürgi construiu um relógio para Guilherme de Hesse que marcava segundos.:105 Em 1581, Tycho Brahe redesenhou relógios que exibiam apenas minutos em seu observatório para que também exibissem segundos, mesmo que aqueles segundos não eram precisos. Em 1587, Tycho reclamou que seus quatro relógios divergiam em mais ou menos quatro segundos.:104
Em 1656, o cientista holandês Christiaan Huygens inventou o primeiro relógio de pêndulo. Ele tinha um comprimento de pêndulo de pouco menos de um metro, o que lhe dava um balanço de um segundo, e um escape que batia a cada segundo. Foi o primeiro relógio que conseguiu marcar a hora em segundos com precisão. Por volta de 1730, 80 anos depois, os cronômetros marítimos de John Harrison podiam manter o tempo com precisão de um segundo em 100 dias.
Em 1832, Gauss propôs usar o segundo como unidade de tempo base em seu milímetro -miligrama-segundo sistema de unidades. A Associação Britânica para o Avanço da Ciência (BAAS) em 1862 afirmou que “Todos os homens da ciência concordam em usar o segundo do tempo solar médio como unidade de tempo.” BAAS propôs formalmente o CGS em 1874, embora este sistema tenha sido gradualmente substituído ao longo dos próximos 70 anos por unidades MKS. Ambos os sistemas CGS e MKS usavam o mesmo segundo como sua unidade base de tempo. O MKS foi adotado internacionalmente durante os anos 1940, definindo o segundo como 1 ⁄86.400 de um dia solar médio.
Fração de uma efeméride anoEditar
Em algum momento no final dos anos 1940, relógios osciladores de cristal de quartzo com uma frequência operacional de ~ 100 kHz avançada para manter o tempo com precisão melhor do que 1 parte em 108 em uma ópera período de um dia. Tornou-se aparente que um consenso de tais relógios mantinha a hora melhor do que a rotação da Terra. Os metrologistas também sabiam que a órbita da Terra em torno do Sol (um ano) era muito mais estável do que a rotação da Terra. Isso levou a propostas já em 1950 para definir o segundo como uma fração de um ano.
O movimento da Terra foi descrito em Newcomb’s Tables of the Sun (1895), que forneceu uma fórmula para estimar o movimento do Sol em relação à época de 1900 com base em observações astronômicas feitas entre 1750 e 1892. Isso resultou na adoção de uma escala de tempo de efemérides expressa em unidades do ano sideral naquela época pelo IAU em 1952. Esta escala de tempo extrapolada traz as posições observadas dos corpos celestes de acordo com as teorias dinâmicas newtonianas de seu movimento. Em 1955, o ano tropical, considerado mais fundamental que o ano sideral, foi escolhido pelo IAU como unidade de tempo. O ano tropical na definição não foi medido, mas calculado a partir de uma fórmula que descreve um ano tropical médio que diminuiu linearmente ao longo do tempo.
Em 1956, o segundo foi redefinido em termos de um ano em relação a essa época. O segundo foi assim definido como “a fração 1⁄31.556.925.9747 do ano tropical para janeiro de 1900 às 12 horas de tempo efeméride”. Esta definição foi adotada como parte do Sistema Internacional de Unidades em 1960.
SecondEdit “Atômico”
Mas mesmo os melhores relógios mecânicos, elétricos motorizados e baseados em cristal de quartzo desenvolvem discrepâncias em relação a condições ambientais. Muito melhor para a marcação do tempo é a “vibração” natural e exata em um átomo energizado. A frequência de vibração (ou seja, radiação) é muito específica, dependendo do tipo de átomo e de como ele é excitado. Desde 1967, o segundo foi definido como exatamente “a duração de 9.192.631.770 períodos de radiação correspondentes à transição entre os dois níveis hiperfinos do estado fundamental do átomo de césio-133” (a uma temperatura de 0 K). Esta duração de segundo foi selecionada para corresponder exatamente à duração da efeméride de segundo previamente definida. Os relógios atômicos usam essa frequência para medir segundos, contando ciclos por segundo nessa frequência. A radiação desse tipo é um dos fenômenos mais estáveis e reproduzíveis da natureza. A geração atual de relógios atômicos tem precisão de um segundo em algumas centenas de milhões de anos.
Os relógios atômicos agora definem a duração de um segundo e o padrão de tempo para o mundo.