Sekundė: SI laiko vienetas, oficiali apibrėžtis ir padaliniai

Sužinokite viską apie sekundę — SI laiko vienetą: oficialią apibrėžtį pagal cezio atomas, sekundės padalinius (milisekundė, nanosekundė) ir praktinį vartojimą.

Autorius: Leandro Alegsa

Sekundė (simbolis: s) yra laiko vieneto pavadinimas ir vienas iš septynių SI bazinių vienetų. Tai reiškia, kad sekundė naudojama kaip pagrindas daugeliui kitų dydžių apibrėžti (pvz., greitis SI vienetais išreiškiamas kaip metras per sekundę).

Oficiali apibrėžtis

Tarptautinė sekundė nuo 1967 m. apibrėžta atominiu būdu: tai laikas, per kurį įvyksta 9 192 631 770 spinduliuotės ciklų, sklindančių iš elektronų, pereinančių tarp dviejų cezio-133 atomo energijos lygmenų (ciklų). Šis apibrėžimas užtikrina itin didelį laiko matavimo tikslumą, kurį leidžia pasiekti šiuolaikiniai atominių laikrodžių metodai.

Istorinė raida

Anksčiau sekundė buvo apibrėžta kaip 1/86 400 dalis vidutinės saulės dienos (t. y. paros), o vėliau — kaip ephemeridė sekundė, paremta Žemės judėjimu aplink Saulę. Dėl nelygumų Žemės sukimasis ir astronominiai metodai pasirodė mažiau stabilūs nei atominių laikrodžių sistemos, todėl buvo pereita prie cecio pagrindu nustatomo laiko.

Praktiniai ryšiai su kitais laiko vienetais

Sekundė nėra vienintelis laiko vienetas. Kiti dažnai vartojami vienetai yra minutės, valandos, dienos, savaitės, mėnesiai ir metai. Standartinės sandaros konversijos:

  • 1 minutė = 60 sekundžių;
  • 1 valanda = 60 minučių = 3 600 sekundžių;
  • 1 diena = 24 valandos = 86 400 sekundžių.

Nors daugelis šių vienetų plačiai vartojami, pagal SI Brošiūrą minutė, valanda ir diena yra „priimtini naudoti kartu su SI“ vienetai, o mėnesiai bei metai nėra SI vienetai ir jų ilgis gali kisti (pvz., skirtingo ilgio mėnesiai, keliamieji metai).

Metriniai priešdėliai ir sekundės padaliniai

Metriniai priešdėliai dažnai derinami su žodžiu "sekundė", kad žymėtų sekundės padalinius. Įprasti pavyzdžiai:

  • Milisekundė (ms) = 10-3 s (viena tūkstantoji sekundės dalis);
  • mikrosekundė (µs) = 10-6 s;
  • Nanosekundė (ns) = 10-9 s;
  • pikosekundė (ps) = 10-12 s;
  • ir t. t.

Nors SI priešdėliai techniniu požiūriu gali būti naudojami ir sekundės kartotinėms reikšmėms (pvz., kilosekundė = 1 000 s), praktikoje tokios formos vartojamos retai. Dažniau pasitaiko tradiciniai laiko vienetai (minutė, valanda, diena), kurie dauginami iš 60 arba 24, o ne dešimtainėmis potegėmis, kaip įprasta SI metriniams vienetams.

Laiko tikslumas ir koordinavimas

Tarptautinis koordinuotas laikas (UTC) nustatomas remiantis atominių laikrodžių tinkle ir kartais koreguojamas įterpiant keliamąsias sekundes (leap seconds), kad laikrodis liktų suderintas su astronominiu laiku (UT1). Keliamųjų sekundžių sprendimus priima tarptautinės institucijos (pvz., IERS), todėl kartais įvyksta sekundės pridedama arba, rečiau, atimama.

Panaudojimas ir reikšmė

Sekundė yra fundamentali mokslo, inžinerijos, transporto, ryšių ir kasdienio gyvenimo vienetų dalis. Itin tikslius laiko matavimus užtikrina atominių laikrodžių technologijos, kurios leidžia valdyti navigacijos sistemas, telekomunikacijas, mokslo eksperimentus ir finansinius tinklus, kur laiko sinchronizacija yra kritiškai svarbi.

Apibendrinant: sekundė (s) — tai SI bazinis laiko vienetas, oficialiai apibrėžtas per 9 192 631 770 ciklų cezio-133 atomo spinduliuotės, susieta su kitais laiko vienetais ir plačiai naudojama tiek kasdieniame gyvenime, tiek aukštos tikslumo moksle ir technologijose.

Tarptautinis antrasis

Pagal Tarptautinę vienetų sistemą sekundė šiuo metu apibrėžiama kaip spinduliuotės, atitinkančios perėjimą tarp dviejų cezio-133 atomo pagrindinės būsenos hiperfinių lygmenų, 9 192 631 770 periodų trukmė. Šis apibrėžimas taikomas cezio atomui, esančiam ramybės būsenoje, kai temperatūra yra 0 kelvinų (-273,15 laipsnių pagal Celsijų; -459,67 laipsnių pagal Farenheitą) (absoliutus nulis). Pagrindinė būsena apibrėžiama esant nuliniam magnetiniam laukui. Taip apibrėžta sekundė yra lygiavertė efemeridės sekundei.

Tarptautinis standartinis sekundės simbolis yra s (žr. ISO 31-1)

Ekvivalentiškumas kitiems laiko vienetams

1 tarptautinė sekundė yra lygi:

  • 1/60 minutė (1 minutė lygi 60 sekundžių)
  • 1/3,600 valandos (1 valanda lygi 3600 sekundžių)
  • 1/86,400 diena (1 diena, pagal ne SI vienetus, priimtus naudoti Tarptautinėje vienetų sistemoje, yra lygi 86,400 sekundžių)

Paprastieji metai turi 31 536 000 sekundžių, keliamieji - 31 622 400 sekundžių, o Julijaus metai - 31 557 600 sekundžių.

Istorinė kilmė

Iš pradžių sekundė buvo vadinama "antrąja minute", t. y. antrąja minutės (t. y. mažąja) valandos dalimi. Pirmasis padalijimas buvo vadinamas "pagrindine minute" ir prilygo šiandien žinomai minutei. Trečioji ir ketvirtoji minutės kartais buvo naudojamos skaičiavimuose.

60 koeficientas yra kilęs iš babiloniečių, kurie naudojo seksagesimalinę (60 pagrindo) skaičių sistemą. Tačiau babiloniečiai neskirstė savo laiko vienetų į seksezimus (išskyrus dieną). Senovės egiptiečiai valandą apibrėžė kaip 1/12 dienos arba 1/12 nakties laiko, todėl abi šios dalys keitėsi priklausomai nuo metų laikų. Graikų astronomai, pavyzdžiui, Hiparchas ir Ptolemėjas, valandą apibrėžė kaip 1/24 vidutinės Saulės dienos. Šią vidutinę Saulės valandą padalijus pagal lytį, sekundė sudarė 1/86 400 vidutinės Saulės dienos. []

Graikiški laikotarpiai, pavyzdžiui, vidutinis sinodinis mėnuo, paprastai būdavo gana tiksliai apibrėžti, nes jie buvo apskaičiuojami pagal kruopščiai atrinktus užtemimus, kuriuos skyrė šimtai metų, o atskirų vidutinių sinodinių mėnesių ir panašių laikotarpių išmatuoti neįmanoma. Vis dėlto, sukūrus švytuoklinius laikrodžius, rodančius vidutinį laiką (priešingai nei saulės laikrodžių rodomas tariamasis laikas), antrąjį laiką tapo įmanoma išmatuoti. Sekundės švytuoklę kaip ilgio vienetą dar 1660 m. pasiūlė Londono Karališkoji draugija. Vieno metro ilgio švytuoklės, esančios Žemės paviršiuje, vieno dūžio arba pusės periodo (vieno svyravimo, ne pirmyn ir atgal) trukmė yra maždaug viena sekundė.

1956 m. sekundė buvo apibrėžta kaip Žemės apsisukimo aplink Saulę laikotarpis tam tikroje epochoje, nes iki to laiko buvo pripažinta, kad Žemės sukimosi aplink savo ašį laikas nėra pakankamai tolygus laiko etalonas. Žemės judėjimas buvo aprašytas Niukombo (Newcomb) Saulės lentelėse, kuriose pateikta 1900 m. epochos Saulės judėjimo formulė, pagrįsta 1750-1892 m. atliktais astronominiais stebėjimais. Taip apibrėžta sekundė yra

1900 m. sausio 0 d. atogrąžų metų dalis 1/31 556 925,9747 12 valandų efemeridžių laiku.

Šį apibrėžimą 1960 m. ratifikavo Vienuoliktoji generalinė svarsčių ir matų konferencija. Apibrėžime nurodyti tropiniai metai buvo ne išmatuoti, o apskaičiuoti pagal formulę, apibūdinančią tropinius metus, kurie laikui bėgant mažėja tiesiškai, todėl įdomi nuoroda į konkrečius momentinius tropinius metus. Kadangi ši sekundė buvo nepriklausomas laiko kintamasis, naudotas Saulės ir Mėnulio efemeridėse didžiąją XX a. dalį (Newcomb'o Saulės lentelės buvo naudojamos 1900-1983 m., o Brown'o Mėnulio lentelės - 1920-1983 m.), ji buvo vadinama efemeridžių sekunde.

Kai buvo sukurti atominiai laikrodžiai, jie tapo sekundės, o ne Žemės apsisukimo aplink Saulę, apibrėžimo pagrindu.

Po kelerius metus trukusio darbo Luisas Esenas iš Nacionalinės fizikos laboratorijos (Tedingtonas, Anglija) ir Viljamas Markovicas iš Jungtinių Valstijų karinio jūrų laivyno observatorijos (USNO) nustatė ryšį tarp cezio atomo hiperfinio perėjimo dažnio ir efemeridės sekundės. Taikydami bendro vaizdo matavimo metodą, pagrįstą radijo stoties WWV priimamais signalais, jie nustatė Mėnulio orbitinį judėjimą apie Žemę, iš kurio galima spręsti apie regimąjį Saulės judėjimą pagal atominio laikrodžio matuojamą laiką. Dėl to 1967 m. Tryliktojoje generalinėje svarsčių ir matų konferencijoje atominio laiko sekundė Tarptautinėje vienetų sistemoje (SI) buvo apibrėžta taip

spinduliuotės, atitinkančios perėjimą tarp dviejų cezio-133 atomo pagrindinės būsenos hiperfinių lygmenų, 9 192 631 770 periodų trukmė.

Pagrindinė būsena apibrėžiama esant nuliniam magnetiniam laukui. Taip apibrėžta sekundė yra lygiavertė efemeridės sekundei.

Vėliau 1997 m. BIPM posėdyje antrojo apibrėžimas buvo patikslintas, įtraukiant teiginį

Šis apibrėžimas taikomas cezio atomui, esančiam ramybės būsenoje 0 K temperatūroje.

Atrodo, kad pagal patikslintą apibrėžtį idealų atominį laikrodį sudarytų vienas ramybės būsenoje esantis cezio atomas, skleidžiantis vieną dažnį. Tačiau praktiškai apibrėžimas reiškia, kad labai tiksli sekundės realizacija turėtų kompensuoti aplinkos temperatūros (juodojo kūno spinduliuotės), kurioje veikia atominiai laikrodžiai, poveikį ir atitinkamai ekstrapoliuoti sekundės vertę, kaip apibrėžta pirmiau.

Antrasis vaidmenų žaidimų žaidimas

Kartais vaidmenų žaidimuose sekundė vartojama kalbant apie nedidelį laiko tarpą arba vieną kovos ėjimą. Ji vartojama kaip standartinis laiko momentas ir nebūtinai reiškia realią sekundę, o priklausomai nuo scenarijaus gali būti trumpesnė arba ilgesnė.

Smulkmenos

  • Iki šių laikų laipsniai ir valandos buvo dalijami iš eilės iš 60 į pars minuta prima, pars minuta secunda, pars minuta tertia ir t. t. Tai evoliucionavo iki šiuolaikinės minutės ir sekundės, tačiau mažesniems padalijimams dabar taikomas dešimtainis padalijimas. Kai kurių kalbų žodynuose 1/60 sekundės daliai vis dar paliekamas žodis tercija, pavyzdžiui, lenkų (tercja) ir arabų (ثالثة).

Susiję puslapiai

Klausimai ir atsakymai

K: Koks yra sekundės simbolis?


A: Sekundės simbolis yra "s".

K: Kiek sekundžių yra minutėje?


A: Minutėje yra 60 sekundžių.

K: Kiek minučių yra valandoje?


A: Per valandą yra 60 minučių.

K: Kiek valandų yra per dieną?


A: Per dieną yra 24 valandos.

K: Iš kur atsirado tokia laiko matavimo tradicija?


Atsakymas: Ši tradicija atsirado dar babiloniečių laikais.

K: Kaip mokslininkai matuoja sekundę?


A: Mokslininkai sekundę matuoja pagal tai, per kiek laiko cezio atomas suvirpėja 9 192 631 770 (maždaug 9 milijardus) kartų.

K: Koks yra vienas pavyzdys, kodėl mokslininkai naudoja šį, o ne kitus laiko matavimo metodus?



A: Mokslininkai naudoja šį metodą, nes dienos ilgis nuolat kinta, o atomų virpesiai visada trunka tiek pat laiko.


Ieškoti
AlegsaOnline.com - 2020 / 2025 - License CC3