Es gab bisher nur drei Definitionen der zweiten: als Bruchteil des Tages, als Bruchteil eines extrapolierten Jahres, und als Mikrowellenfrequenz einer Cäsium-Atomuhr, und sie haben eine sexagesimale Unterteilung des Tages aus alten astronomischen Kalendern realisiert.
Sexagesimale Unterteilungen von Kalenderzeit und TagEdit
Zivilisationen in der Die klassische Periode und früher erstellte Unterteilungen des Kalenders sowie der Bögen unter Verwendung eines sexagesimalen Zählsystems. Zu dieser Zeit war die zweite eine sexagesimale Unterteilung des Tages (alte Sekunde = Tag / 60 × 60), nicht der Stunde wie die moderne Sekunde (= Stunde / 60 × 60). Sonnenuhren und Wasseruhren gehörten zu den frühesten Zeitmessgeräten, und Zeiteinheiten wurden in Bogengraden gemessen. Es wurden auch konzeptionelle Zeiteinheiten verwendet, die kleiner als auf Sonnenuhren realisierbar waren.
In den Schriften von Naturphilosophen des Mittelalters, die mathematische Unterteilungen waren, die dies könnten, wird auf „Sekunde“ als Teil eines Mondmonats verwiesen nicht mechanisch gemessen werden.
Anteil des SonnentagesEdit
Die frühesten mechanischen Uhren, die ab dem 14. Jahrhundert erschienen, hatten Anzeigen, die die Stunde in Hälften, Drittel, Viertel und manchmal sogar 12 teilten Teile, aber nie um 60. Tatsächlich wurde die Stunde üblicherweise nicht in 60 Minuten unterteilt, da sie nicht einheitlich war. Für Zeitnehmer war es nicht praktikabel, Minuten zu berücksichtigen, bis gegen Ende des 16. Jahrhunderts die ersten mechanischen Uhren mit Minuten erschienen. Mechanische Uhren behielten die mittlere Zeit bei, im Gegensatz zu der scheinbaren Zeit, die Sonnenuhren anzeigen. Zu diesem Zeitpunkt waren in Europa sexagesimale Zeitabteilungen gut etabliert.
Die frühesten Uhren, die Sekunden anzeigen, erschienen in der letzten Hälfte des 16. Jahrhunderts. Die zweite wurde mit der Entwicklung mechanischer Uhren genau messbar. Die früheste frühlingsgetriebene Uhr mit Sekundenzeiger, die Sekunden kennzeichnet, ist eine nicht signierte Uhr, die Orpheus in der Sammlung Fremersdorf darstellt und zwischen 1560 und 1570 datiert. 417–418 Im 3. Viertel des 16. Jahrhunderts baute Taqi al-Din eine Uhr 1579 baute Jost Bürgi eine Uhr für Wilhelm von Hessen, die Sekunden markierte: 105 1581 gestaltete Tycho Brahe Uhren neu, die in seinem Observatorium nur Minuten angezeigt hatten, sodass auch Sekunden angezeigt wurden, obwohl diese Sekunden waren nicht genau. 1587 beklagte sich Tycho, dass seine vier Uhren um plus oder minus vier Sekunden nicht übereinstimmten.:104
1656 erfand der niederländische Wissenschaftler Christiaan Huygens die erste Pendeluhr. Es hatte eine Pendellänge von knapp einem Meter, was ihm einen Schwung von einer Sekunde verlieh, und eine Hemmung, die jede Sekunde tickte. Es war die erste Uhr, die die Zeit in Sekunden genau halten konnte. In den 1730er Jahren, 80 Jahre später, konnten die maritimen Chronometer von John Harrison die Zeit in 100 Tagen auf eine Sekunde genau halten.
1832 schlug Gauss vor, die zweite als Basiseinheit der Zeit in seinem Millimeter zu verwenden -Milligramm-Sekunden-Einheitensystem. Die britische Vereinigung zur Förderung der Wissenschaft (BAAS) erklärte 1862: „Alle Wissenschaftler sind sich einig, die Sekunde der mittleren Sonnenzeit als Zeiteinheit zu verwenden.“ BAAS schlug die CGS offiziell vor System im Jahr 1874, obwohl dieses System in den nächsten 70 Jahren schrittweise durch MKS-Einheiten ersetzt wurde. Sowohl das CGS- als auch das MKS-System verwendeten dieselbe Sekunde als Basiszeiteinheit. MKS wurde in den 1940er Jahren international eingeführt und definierte die Sekunde als 1 ⁄86.400 eines mittleren Sonnentages.
Bruchteil eines EphemeridenjahresEdit
Einige Zeit in den späten 1940er Jahren, Quarzkristalloszillatoruhren mit einer Betriebsfrequenz von ~ 100 kHz, um die Zeit mit einer Genauigkeit von mehr als 1 Teil von 108 über eine Oper zu halten ting Zeitraum eines Tages. Es stellte sich heraus, dass ein Konsens solcher Uhren eine bessere Zeit hielt als die Rotation der Erde. Metrologen wussten auch, dass die Erdumlaufbahn um die Sonne (ein Jahr) viel stabiler war als die Erdrotation. Dies führte bereits 1950 zu Vorschlägen, die zweite als Bruchteil eines Jahres zu definieren.
Die Bewegung der Erde wurde in Newcombs Tables of the Sun (1895) beschrieben, die eine Formel für lieferte Schätzung der Bewegung der Sonne relativ zur Epoche 1900 basierend auf astronomischen Beobachtungen zwischen 1750 und 1892. Dies führte dazu, dass die IAU 1952 eine Ephemeridenzeitskala in Einheiten des Sternjahres in dieser Epoche verabschiedete. Diese extrapolierte Zeitskala bringt die beobachteten Positionen der Himmelskörper stimmen mit den dynamischen Newtonschen Theorien ihrer Bewegung überein. 1955 wurde das tropische Jahr, das als grundlegender als das Sternjahr angesehen wurde, von der IAU als Zeiteinheit gewählt. Das tropische Jahr in der Definition wurde nicht gemessen, sondern aus einer Formel berechnet, die ein mittleres tropisches Jahr beschreibt, das im Laufe der Zeit linear abnahm.
1956 wurde die zweite in Bezug auf ein Jahr relativ zu dieser Epoche neu definiert. Die zweite wurde somit definiert als „die Fraktion 1⁄31.556.925,9747 des tropischen Jahres für 1900 0 Januar um 12 Stunden Ephemeridenzeit“. Diese Definition wurde 1960 als Teil des Internationalen Einheitensystems übernommen.
„Atomic“ secondEdit
Aber selbst die besten mechanischen, elektromotorisierten und auf Quarzkristallen basierenden Uhren entwickeln Abweichungen von Umweltbedingungen. Weitaus besser für die Zeitmessung ist die natürliche und genaue „Schwingung“ in einem angeregten Atom. Die Frequenz der Schwingung (d. H. Strahlung) ist sehr spezifisch in Abhängigkeit von der Art des Atoms und wie es angeregt wird. Seit 1967 ist die zweite genau definiert als „die Dauer von 9.192.631.770 Strahlungsperioden, die dem Übergang zwischen den beiden Hyperfeinniveaus des Grundzustands des Cäsium-133-Atoms entsprechen“ (bei einer Temperatur von 0 K). Diese Länge einer Sekunde wurde so gewählt, dass sie genau der Länge der zuvor definierten Ephemeridensekunde entspricht. Atomuhren verwenden eine solche Frequenz, um Sekunden zu messen, indem sie Zyklen pro Sekunde bei dieser Frequenz zählen. Strahlung dieser Art ist eines der stabilsten und reproduzierbarsten Naturphänomene. Die aktuelle Generation von Atomuhren ist in wenigen hundert Millionen Jahren auf eine Sekunde genau.
Atomuhren legen jetzt die Länge einer Sekunde und den Zeitstandard für die Welt fest.