Andre gang)

Sekund
Denne animasjonen representerer en lyn som oppstår en gang i sekundet.
Informasjon
System	Baseenheter i det internasjonale systemet
Enhet av…	Tid
Symbol	s

Den andre er en måleenhet for tid av symbolet s (ingen punktforkortelse). Kvalitativt har den en varighet som tilsvarer den seksti delen av minuttet , og selve minutt er den seksti delen av timen . Dette er også etymologien til ordet som kommer fra den forkortede franskiseringen av uttrykket minutum secunda på middelalderens latin, som bokstavelig talt betyr andre rang minutt , det vil si andre timedeling .

Dette er en av de grunnleggende enhetene til International System (SI), og CGS-systemet . Kvantitativt SI andre er definert ved lengden av et antall svingninger (9 192 631 770 nøyaktig) knyttet til et fysisk fenomen med hensyn til atomet av cesium . Måling og telling av disse svingningene utføres av atomur .

Valg av base 60

Fra begynnelsen av II th  årtusen f.Kr.. AD , telte mesopotamierne i base 60 ved hjelp av en tellende posisjon avledet fra additivtypes nummereringssystem og blandet base av sumerere . Dette systemet er generelt knyttet til den babyloniske sivilisasjonen , som okkuperte Sør-Mesopotamia etter -1800 og frem til begynnelsen av vår tid. Denne basen har gått gjennom århundrene: den finnes i dag i notasjonen av vinkler i grader ( 360 ° = 6 × 60 ° ) eller i tidsdelingen ( 1 time = 60 minutter = 60 2 sekunder ).

Tidsmåling standard

Definisjonen av den andre, tidsenheten i det internasjonale systemet , er etablert i henhold til kunnskapen og de tekniske mulighetene i hver epoke siden den første generalkonferansen om vekter og målinger i 1889.

• Det ble først definert som fraksjonen Anmeldelse for 1. / 86400 av den midlere solens dag , den midlere solens dag å være varigheten av rotasjonen av jorden om seg selv er definert ved astronomer. Den tilhørende tidsskalaen er UTC universell tid .
• I 1956 , for å ta hensyn til ufullkommenheter i rotasjonen av jorden som bremser ned i særdeleshet på grunn av tidevannet, ble det basert på omdreining av jorden rundt sø og definert som fraksjonen Anmeldelse for 1. / 31. 556 925,974 7 av den år tropisk 1900 . Det er den andre av tiden for efemeren TE.
• Siden 13 th Generalkonferansen for mål og vekt, er den andre ikke lenger er definert i forhold til året , men i forhold til en egenskap ved materialet  ; denne basisenheten til det internasjonale systemet ble definert i 1967 i følgende termer:

“Det andre, symbolet s, er SI-tidsenheten. Det defineres ved å ta den faste numeriske verdien av frekvensen av cesium ,, frekvensen for hyperfin overgang av grunntilstanden til det uforstyrrede cesium 133- atomet , lik 9 192 631 770 når det uttrykkes i Hz, enhet lik s -1  . ΔνVSs{\ displaystyle \ Delta \ nu _ {\ mathrm {Cs}}}

Denne definisjonen innebærer det eksakte forholdet = 9 192631 770  Hz . Ved å invertere dette forholdet, uttrykkes det andre som en funksjon av konstanten  : ΔνVSs{\ displaystyle \ Delta \ nu _ {\ mathrm {Cs}}}ΔνVSs{\ displaystyle \ Delta \ nu _ {\ mathrm {Cs}}}

1Hz=ΔνVSs9192631770{\ displaystyle 1 \; \ mathrm {Hz} = {\ frac {\ Delta \ nu _ {\ mathrm {Cs}}} {9 \, 192 \, 631 \, 770}} \ quad} eller 1s=9192631770ΔνVSs.{\ displaystyle \ quad 1 \; \ mathrm {s} = {\ frac {9 \, 192 \, 631 \, 770} {\ Delta \ nu _ {\ mathrm {Cs}}}} \;.}

Det følger av denne definisjonen at den andre er lik varigheten av 9192,631,770 perioder med strålingen som tilsvarer overgangen mellom de to hyperfine nivåene av grunntilstanden til det uforstyrrede cesium-133- atomet . "

Den andre, en standard for måling av tid, er altså et multiplum av perioden av bølgen som sendes ut av et cesium 133- atom når en av dens elektroner endrer energinivået . Vi har altså gått fra definisjoner, på en måte synkende , der den andre resulterer fra inndelingen av et intervall med kjent varighet i mindre intervaller, til en stigende definisjon der den andre er et multiplum av et mindre intervall.

På sin sesjon i 1997 bekreftet den internasjonale komiteen at definisjonen av den andre refererer til et atom av cesium til en temperatur på 0  K , det vil si absolutt null . Denne siste presisjon understreker det faktum at ved 300  K , overgangen i spørsmåls undergår, i forhold til dens teoretiske verdi, en forskyvning i frekvens på grunn av effekten av bestråling av det sorte legemet . Denne korreksjonen ble gjort til primære frekvensstandarder og derfor til International Atomic Time (TAI) fra 1997 , da den opphørte å være ubetydelig sammenlignet med andre kilder til usikkerhet.

I dag har vi en nøyaktighet på opp til 14 th  desimal (10 -14 ). Den nøyaktighet og stabilitet av den såkalte TAI skala oppnås hovedsakelig fra atom cesium stråleklokker ephemeris tid . Det er dessuten den mest presis kjente enheten til SI .

Avledede enheter

Standardiserte enheter og symboler i SI

De prefikser i SI-systemet tillate etablering av desimaltall multipler og submultipler av andre. Mens desimale submultipler (millisekunder, mikrosekunder, nanosekunder, etc.) brukes ganske ofte, brukes multipler (kilosekunder ( ks ) i 1000 sekunder, megasekunder, etc.) svært sjelden, multipler på 60 ( minutt , time ) og deretter 24 ( dag ) blir foretrukket fremfor dem.

Multiplene av det andre som brukes med det internasjonale systemet er:

• den minutt , symbol min , hvis varighet er 60 sekunder;
• i timen , symbolet h , hvis varighet er 60  minutter , det vil si 3,600 sekunder;
• den dagen , symbolet d (fra det latinske formene ), av disse er den varighet 24  timer , eller 86400 sekunder (denne varighet, forskjellig fra kalenderen dag, tilsvarer omtrent den for en solar dag ).

Vanlige enheter og notasjoner avledet fra SI

Det er andre vanlige enheter som ikke er beskrevet i SI , men avledet av det:

• det tredje symbolet t , gammel enhet hvis varighet er 1 ⁄ 60 sekund;
• det julianske året , symbol a (etter den latinske annus  ; ofte yr i angelsaksisk litteratur), som varer 365,25 dager eller 31,557,600 sekunder;
• den siderisk år , er angitt ved dets epoken (brukt for å definere en annen lengdeenhet avledet fra SI men ikke formelt en del av den, lys år ), definert av en nøyaktig varighet uttrykt i sekunder (nøyaktig 31 sekunder 471,949.27 for J2000.0 epoke som brukes til å definere lysåret);
• den måleren , som er en lengdeenhet, og ikke fra tid, men som ble definert som den avstand ved lys , i et vakuum, i nøyaktig Anmeldelse for 1. / 299.792.458 av en annen (denne definisjonen gjør det mulig å uttrykke ekvivalent periodene elektromagnetiske bølger i form av bølgelengde  , men måleren betraktes fortsatt som en grunnleggende SI-enhet, ikke avledet; det er i dag tiden (og ikke direkte avstanden) som vi kjenner i dag. forplikter seg til å endre referanserammen for måleinstrumentet, om bare for å bygge det, og å synkronisere minst to målinger, som også krever en nødvendig tid som ikke er null).

Feil rangering

Bruken av en eller to hovedtegn (tegn "′" og "″") som de respektive symbolene på det tidsmessige minutt og sekund er feil, disse tegnene angir minutt og sekund av lysbue, underinndeling av graden d 'buen .

På samme måte er det ikke riktig å bruke forkortelser for symboler og enhetsnavn, for eksempel "sek" (for "s" eller "andre").

Multipler og submultipler

De prefikser i SI-systemet tillate etablering av desimaltall multipler og submultipler av andre. Som angitt ovenfor brukes submultipler ofte i motsetning til multipler.

Her er tabellen med multipler og delmultipler av den andre:

10  N	Etternavn	Symbol	Beløp
10 24	yottasecond	Ys	Quadrillion
10 21	zettasecond	Zs	Trilliard
10 18	eksasekund	Er	Billioner
10 15	petasecond	Ps	Biljard
10 12	terasecond	Ts	Billioner
10 9	gigasekund	Gs	Milliarder
10 6	mega-sekund	Ms	Million
10 3	kilosekund	ks	Tusen
10 2	hektosekund	hs	Hundre
10 1	decasecond	das	Ti
1	sekund	s	EN
10 −1	avgjørende	ds	Tiende
10 −2	centisecond	cs	Hundredel
10 −3	millisekund	ms	Tusen
10 −6	mikrosekund	μs	Millionth
10 −9	nanosekund	ns	Milliard
10 −12	pikosekund	ps	Milliard
10 −15	femtosekund	fs	Biljard
10 −18	attosekund	ess	Billioner
10 −21	zeptosekund	zs	Trilliardth
10 −24	yoctosecond	ys	Quadrillionth

Størrelsesordener

Vi kan merke oss at universets alder, uttrykt i sekunder, er nær 4,3 × 10 17  s , noe som gir liten betydning for de mye større varighetene uttrykt i zettasekunder eller yotasekunder.

Likeledes tilsvarer en milliard sekunder omtrent 31 år, 8 måneder og 8 dager, mer sett på menneskelig skala.

I motsetning til dette, innen ekstrem kort varighet, målte Max Planck Institute of Quantum Optics  (in) i 2004 reisetiden til elektroner som er begeistret av pulser 250 av ultrafiolett attosekund laser ; posisjon målt hver 100 attosekunder, tilsvarende 1 × 10 −16  s - til sammenligning er et attosekund til et sekund hva et sekund er til ca 31,54 milliarder år. For å få et bedre inntrykk av den dyktighet, i Niels Bohr modell av et hydrogenatom , en elektronets bane rundt kjernen varer i 150 attosekund (men dagens atommodeller mener at elektron roterer ikke).

I 2010 satte Max Born Institute for Nonlinear Optics and Spectroscopy (MBI) i Berlin rekorden for den laveste kontrollerbare pulsvarigheten, og nådde varigheten på 12 attosekunder.

De mindre tidsenhetene, zeptosekund og yoktosekund, kan fremdeles være fornuftige i subatomære skalaer, men er ikke målbare med nåværende instrumenter.

Andre vanlige ikke-lineære tidsenheter

Andre vanlige enheter tilsvarer ikke et presist antall sekunder, og er derfor ikke tidsenheter i SI, og ikke engang direkte avledet av det, siden de bare er tilnærminger i sitt eget ikke-lineære system, med reell varighet i sekunder IF:

• den solens dag , som observert selv i dag på jorden av geofysikere og astronomer (og tidligere brukt også intuitivt som kalenderenhet), men som egentlig varighet varierer stadig uregelmessig, så vel som dens avledede enheter (solar uke, solar måned, solår), men hvis navn er enda mer tvetydige i henhold til referansestjernen og den tredimensjonale referanserammen som brukes til å telle dem (i antall jordbaserte omdreininger mellom jevndøgn, eller i henhold til det observerte tropiske året);
• alle kalenderenheter (i antall jordrotasjoner for natt / dag-veksling), alle geosentrerte, kjent for allmennheten og mye brukt (dag, uke, måned, år, tiår, århundre, årtusen osv.), som heller ikke korresponderer nøyaktig med de avledede enhetene til SI eller til og med nøyaktig med de foregående solenhetene;
• på samme måte er kalenderdagen vanligvis delt inn på den tradisjonelle måten i nøyaktig 24 “timer” på 60 “minutter”, hver på 60 “sekunder”, uansett dato, noe som forenkler dagens bruk; imidlertid er disse enhetene (også kalender) forskjellige fra den time, minutt og sekund som er beskrevet i SI, og til og med fra soltid, minutt og sekund brukt av geofysikere og astronomer.

I mange land bestemmes imidlertid den lovlige tiden på en kalenderdag nå av en varighet uttrykt i timer, minutter og sekunder av SI: omjusteringen av kalenderdager med soldager gjøres i dag fra tid til annen med gjennomsnittlige sprangsekunder , satt inn eller slettet på bestemte datoer på slutten av dagen (slik at lovlige kalenderdager oftest er 24 timer i SI, men noen dager blir forkortet eller økt med ett eller to sekunder i SI). Dette gjorde det mulig å eliminere bruken av de tradisjonelle solsekundene, minuttene og timene, og til og med den for kalendersekunder, minutter og timer, på mange felt, på bekostning av å gjøre den lovlige varigheten av en kalenderdag mer kompleks.

Outlook

Frekvens og tidsmåling standard

Nyere atomurutvikling, basert på elektroniske overganger ved optiske frekvenser, har gjort det mulig å bygge klokker som er mer stabile enn de beste cesiumstråleurene . I løpet av 24 th Generelt konferansen om mål og vekt , ble disse atomer og deres frekvenser tilsatt til de sekundære representasjoner av den andre.

Ifølge publikasjoner om resultatene av disse frekvensstandarder (inkludert Nature ofjuli 2013), kan disse klokkene i fremtiden føre til en ny definisjon av den andre.

Merknader og referanser

Merknader

1. En 24-  timers dag tilsvarer 24 × 60 × 60 = 86.400 sekunder .
2. Jfr. Atom

Referanser

1. SI Brosjyre 2019 , s.  18
2. SI Brosjyre 2019 , s.  18
3. Måleenheter: SI
4. SI-brosjyre 2019 , s.  33
5. SI-brosjyre 2019 , s.  33
6. Afnor X 02-003 - Grunnleggende standarder - Prinsipper for å skrive tall, mengder, enheter og symboler - § 6.4: "Under ingen omstendigheter skal forkortelser erstattes av disse symbolene, selv om de kan virke logiske eller konsistente, eller erstatte ett symbol med en annen ". :

   	Etternavn	Symbol	Ikke skriv
   Tidsenhet	sekund	s	tørr, "
   	minutt	min	mn, '
   Hjørneenhet	andre (bue eller vinkel)	"	s
   	minutt (bue eller vinkel)	'	min

7. SI-brosjyre 2019 , s.  35
8. Den lange skalaen som brukes her er referansen i fransktalende land, særlig i Frankrike, i Canada, så vel som generelt i Europa (unntatt i Storbritannia).
   Den korte skalaen brukes hovedsakelig av Amerikas forente stater, Brasil, Storbritannia og andre engelsktalende land (unntatt Canada).
9. (in) Elektronbevegelser festet seg ned til det andre sekundet , Nature 427, 26. februar 2004
10. Etter mer enn 15 års drift stoppet overvåkingstjenesten www.bulletins-electroniques.com drevet av ADIT i slutten av juni 2015.
11. Resolution 8 av 24 th  CPGM (2011)
12. Praktisk realisering av definisjonene av hovedenhetene , BIPM, 30. november 2018
13. (in) Eksperimentell realisering av et optisk sekund med strontium gitterklokker , Nature Communications 4. juli 2013

Vedlegg

Bibliografi

• International Bureau of Weights and Measures , The International System of Units (SI) , Sèvres, BIPM,2019, 9 th  ed. , 216  s. ( ISBN  978-92-822-2272-0 , les online [PDF] )

Relaterte artikler

• Timeberegning
• Bestillinger av varighet
• Sprang sekund

Eksterne linker

• Presisjonen av tid