第二

本文是關於時鐘時間單位的。對於其他用途，請參閱第二（歧義）.
第二
Clock-pendulum.gif
擺鐘對逃脫時鐘，每秒滴答一次
一般信息
單位系統si
單位時間
象徵s

這第二（象徵：s）是時間在裡面國際單位體系（SI），歷史上定義為1⁄86400一個天 - 這個因素是從當天首先衍生成24的。小時，然後到60分鐘最後，每分達到60秒（24×60×60 = 86400）。

國際單位體系中的當前和正式定義（si）更精確：

第二個[...]的定義是通過採用剖腹頻率的固定數值δνCS，不受干擾地面超細過渡頻率剖宮產133原子，成為9192631770當在單位Hz中表達時，等於s-1.[1]

當前的定義是在1967年通過的銫鐘.[2]因為地球旋轉的速度各不相同，並且正在放緩曾經如此微微， 一個躍第二以不規則的間隔添加到民事時代[NB 1]保持時鐘與地球旋轉同步。

用途

模擬時鐘和手錶通常，他們的臉上有六十個tick痕，代表幾秒鐘（和分鐘），並有一個“二手”以秒為單位。數字時鐘和手錶通常有兩個數字的計數器。

SI前綴經常與單詞結合第二表示第二個細分：毫秒（千分之一），微秒（百萬分之一），納秒（十億分之一），有時甚至是較小的單位。秒數通常以小時和幾分鐘的數量計數。儘管SI前綴也可以用於形成第二個的倍數，例如kiloseconds（數千秒），但在實踐中很少使用此類單元。每天的小部分的日常體驗是1吉格茲微處理器，其周期時間為1納秒。相機快門速度通常以一秒鐘的分數表示1⁄30第二或1⁄1000第二。

sexageSimal自公元前第三千年以來，一天就已經存在基於天文學觀察的日曆的分歧，儘管它們不是我們今天所知道的秒。[3]那時無法測量小時的時間分裂，因此這種分裂是數學得出的。可以準確計算幾秒鐘的首次計時器是17世紀發明的擺鐘。從1950年代開始原子鐘比地球輪換變得更好，他們今天繼續設定標準。

時鐘和太陽時間

一個機械時鐘，一個不依賴於測量地球的相對旋轉位置的機械時鐘，可以保持均勻的時間稱為與此同時，在任何精確度中都是固有的。這意味著時鐘計算的每一秒鐘，分鐘和其他時間分配的時間都與其他相同的時間劃分相同。但是晷測量太陽在天空中的相對位置稱為明顯的時間，不保持統一的時間。每年的時間差異的時間都有所不同，這意味著幾秒鐘，分鐘和其他時間分別是一年中不同時間的持續時間不同。用平均時間與明顯時間測量的一天中的時間可能會差異15分鐘，但是一天的時間與下一天只有少量差異；15分鐘是一年中一部分的累積差異。效果主要是由於地球軸相對於地球軸的傾斜性軌道在太陽周圍。

自上古以來，天文學家已經認識到明顯的太陽時間和平均時間之間的差異，但是在17世紀中葉精確的機械時鐘發明之前，聖迪亞爾是唯一可靠的時計，明顯的太陽能時間是唯一公認的標準。

秒的活動和時間單位

一秒鐘的分數通常以小數為小數法表示，例如2.01秒或兩秒和一百秒。秒的倍數通常表示為幾分鐘或數小時，幾小時，幾分鐘和秒的時鐘時間，被結腸隔開，例如11:23:24或45:23（後一種符號可能會產生歧義，因為相同符號用來表示小時數分鐘）。表達更長的時間（例如數小時或幾天）很少有意義，因為它們的數量很大。對於第二個公制單位，有十進制前綴代表10-30到1030秒。

幾秒鐘內的一些常見時間單位是：一分鐘為60秒；一個小時為3600秒；一天是86,400秒；一周是604,800秒；一年（除了閏年）為31,536,000秒；和一個（格里高利人）世紀平均值為3,155,695,200秒；以上所有可能的跳躍秒.

幾秒鐘內的一些常見事件是：一秒鐘的一秒鐘距離休息約4.9米；大約一米長的擺錘的擺動為一秒鐘，因此擺鐘的擺長約為一米。最快的人類短跑運動員在一秒鐘內運行10米。深水中的海浪在一秒鐘內大約23米。聲音在空中一秒鐘內大約343米；光線需要1.3秒才能從月球表面到達地球，距離為384,400公里。

其他合併秒的單位

第二個直接是其他單元的一部分，例如頻率測量赫茲（倒數秒或第二-1），速度以每秒米為單位加速度以每秒平方為單位。公制系統單元貝克雷爾，一種放射性衰減的度量，以反秒為基礎測量。儘管許多日常事物的衍生單元是根據較大的時間單位而不是秒數報告的，但最終它們是根據SI秒定義的。這包括以小時和幾分鐘錶示的時間，每小時或每小時以每小時數英里的速度的汽車速度，千瓦時的電力使用情況以及每分鐘轉盤的速度。

而且，大多數其他SI基礎單元由他們與第二個的關係定義：儀表通過設置光速（在真空中）為299 792 458 m/s；SI基礎單元的定義公斤，安培，開爾文， 和坎德拉也取決於第二個。定義不依賴第二個的唯一基本單元是痣，並且只有22個名稱派生單元中只有兩個弧度和斯特拉德，也不依賴第二個。

計時標準

主要文章：時間標準

全世界的一組原子鐘保持了時間的共識：正確的時間時鐘“投票”，所有投票時鐘都被指導同意共識，這被稱為國際原子時間（太極）。太極原子秒。[4]：207–218

民間時間被定義為同意地球的旋轉。定時管理的國際標準是協調的通用時間（世界標準時間）。這個時間尺度與TAI相同的原子秒“勾選”，但插入或省略跳躍秒根據需要糾正地球旋轉速率的變化。[4]：16-17，207

秒不完全等於原子秒的時間尺度是UT1，一種形式普遍的時間。UT1是由地球相對於太陽的旋轉而定義的，並且不包含任何LEAP秒。[4]：68，232UT1始終與UTC不同不到一秒鐘。

光學晶格時鐘

主要文章：原子鐘§光學時鐘

儘管它們尚未屬於任何計時標準，但現在存在可見光光譜中具有頻率的光學晶格鐘，並且是最準確的計時員。一種鍶頻率430的時鐘THZ，在紅色的可見光範圍內，現在擁有準確的記錄：它將在150億年內獲得或損失不到一秒鐘，這比宇宙的估計年齡更長。這樣的時鐘可以通過由於其速率的變化而衡量其高度的變化重力時間擴張.[5]

定義的歷史

也可以看看：計時設備的歷史

第二個定義只有三個定義：作為一天的一小部分，作為推斷年份的一小部分，以及作為A的微波頻率銫原子鐘，每個時鐘都從古老的天文日曆中實現了當天的性行為。

日曆時間和日期的性劃分

經典時期的文明和更早的日曆劃分以及使用性計數係統的弧線，因此第二次是一天的性別細分（古代第二 = 天/60×60），不是像現代的第二個時光（= 小時/60×60）。日d和水時鐘是最早的計時設備之一，時間單位以弧度為單位。還使用了比可在聖迪亞爾上可實現的時間小的概念單位。

在中世紀的自然哲學家的著作中，有一些“第二”的參考，這是數學細分，無法機械地衡量。[NB 2][NB 3]

太陽日的比例

最早從14世紀開始出現的最早的機械鐘，顯示了一半，三分之一，四分之一，有時甚至是12個部分，但從未分為60。持續時間不統一。計時員要考慮幾分鐘直到16世紀末期出現的第一個機械時鐘才是不切實際的。機械時鐘保持與此同時，而不是明顯的時間顯示聖迪亞族。到那時，歐洲的性別分歧已經建立了。[NB 4]

最早顯示幾秒鐘的時鐘出現在16世紀的後半葉。隨著機械時鐘的開發，第二個可以準確測量。最早的彈簧驅動的鐘錶，二手秒是一個未簽名的時鐘orpheus在1560年至1560年之間的Fremersdorf系列中1570年。[8]：417–418[9]在16世紀的第三季度中Taqi al-din構建一個每1/5分鐘標記的時鐘。[10]1579年，JostBürgi為黑森斯的威廉這是明顯的秒。[8]：1051581年，Tycho Brahe重新設計的時鐘僅在他的天文台顯示幾分鐘，因此即使這些幾秒鐘不准確，它們也顯示了幾秒鐘。1587年，Tycho抱怨說，他的四個時鐘不同意四秒鐘。[8]：104

1656年，荷蘭科學家克里斯蒂亞·惠文斯（Christiaan Huygens）發明了第一個擺時鐘。它的擺長度不到一米以下，使其揮桿為一秒鐘，並且每秒都會出現一次逃脫。這是第一個可以準確地將時間保留在幾秒鐘內的時鐘。到80年後的1730年代，約翰·哈里森的海上天文序列可以在100天內將時間準確至一秒鐘。

1832年，高斯提議使用第二個作為時間的基本單位，以毫米 - 毫克秒為單位單位系統。這英國科學發展協會（BAAS）1862年指出：“所有科學人都同意將平均太陽時間的第二個平均時間用作時間單位。”[11]Baas正式提出了CGS系統1874年，儘管該系統在接下來的70年中逐漸被替換MKS單位。CGS和MKS系統都使用與其基本時間單位相同的第二。MK在1940年代被國際收養，將第二個定義為1⁄86,400平均太陽日。

埃弗米斯年的一部分

也可以看看：埃弗米斯時間

在1940年代後期的某個時候，石英晶體振盪器的工作頻率約為100 kHz，以使時間保持準確性比10中的1零件更好8一天的運營時間。顯然，這種時鐘的共識比地球的旋轉保持了更好的時間。計量學家還知道地球圍繞太陽（一年）的軌道比地球旋轉要穩定得多。這最早在1950年就提出了建議，將第二個定義為一年的一小部分。

地球的運動在Newcomb的t（1895年），該公式根據1750年至1892年之間的天文觀測來估計太陽相對於1900年代的運動。[12]這導致採用埃弗米斯時間以單位表達的比例恆星年在那個時代伊族1952年。[13]這種推斷的時間尺度使觀察到的天體的位置與牛頓運動的動力學理論一致。[12]1955年，熱帶年，被認為比恆星年更基本，是由國際原子能機構選為時間單位。定義中的熱帶年沒有測量，而是根據描述平均熱帶年度逐漸減少的平均熱帶年份的公式計算得出的。

1956年，第二個是根據一年的重新定義時代。因此，第二個被定義為“分數1⁄31,556,925.97471900年的熱帶年份1月0日在12個小時的臨時時間”。[12]該定義被用作國際單位體系1960年。[14]

“原子”第二

即使是最好的機械，電動和石英晶體基的時鐘也會與環境條件差異。計時的方法要好得多，是一個充滿電的原子中的自然和精確的“振動”。振動的頻率（即輻射）非常具體，具體取決於原子的類型及其激發方式。[15]自1967年以來，第二個被定義為“持續時間為9,192,631,770時期輻射對應於兩者之間的過渡超細水平基態的Caesium-133原子”。選擇了一秒鐘的長度，以與先前定義的埃菲默里斯第二秒的長度完全相對應。原子時鐘使用這樣的頻率來測量秒數，通過以該頻率計數每秒循環。自然的穩定且可重複的現象。當前一代的原子鐘在幾億年內準確至一秒鐘。自1967年以來，基於CAESIUM-133以外的原子的原子鐘已開發出來，精度提高了100倍。。因此，計劃了第二個的新定義。[16]

原子鐘現在設置一秒鐘的長度，時間標準為了世界。[4]：231–232

桌子

第二個演變
CIPM的決定CGPM的分辨率信息
根據國際天文聯盟第八屆大會的決定（羅馬，1952年），第二個埃菲米爾時間（ET）是一部分

1900年1月0日在美國東部時間12小時的熱帶年份。

第二個是分數1900年1月0日的熱帶年份，即12小時的埃弗默里斯時間。1956 CIPM

第11 CGPM 1960決議9

要使用的標準是高金級f = 4，m = 0和f = 3，m = 0的過渡在不受外部磁場不受干擾的剖宮產133原子中，該過渡的頻率分配了值9192631770赫茲。第二個是輻射的9 192 631 770時期，對應於剖腹產133原子的兩個高金屬水平之間的過渡第13個CGPM決議1

CIPM 1967

該定義意味著剖宮產原子處於靜止和不受干擾的狀態。因此，在實際實現中，必須對原子相對於時鐘參考框架的速度進行校正測量值，包括環境黑體輻射（包括環境黑體輻射），自旋交換效應以及其他可能的擾動的磁場和電場。在1997年的會議上，CIPM確認：此定義是指在0 K溫度下的靜止時期原子。此註釋旨在清楚地表明，Si Second的定義是基於Black不受干擾的CS原子。 - 在溫度為0 K的環境中，體輻射的輻射，因此，應由於環境輻射引起的轉移頻率校正，正如1999年CCTF會議上所述。腳註由1999年時間和頻率諮詢委員會舉行的第14屆會議添加

腳註在CIPM GCPM 1998年第86（1997年）會議上添加了腳註

單位的定義是指在實際實現中僅具有一些不確定性的理想情況。本著這種精神，第二個的定義必須理解為指的是無擾動的原子，在靜止和沒有電場和磁場的情況下。

如果將這些理想化的條件比當前的定義容易得多，將來對第二個的重新定義將是合理的。

第二個的定義應理解為適當時間單位的定義：它適用於一個小的空間域，該空間域共享用於實現定義的剖腹原子的運動。

在足夠小的實驗室中，與第二次實現的不確定性相比，將重力場的不均勻性的影響忽略了，在對特殊的相對論校正應用特殊的相對論校正後獲得了適當的第二次。原子在實驗室。校正本地重力場是錯誤的。

第二個符號是SI的時間單位。它是通過佔Ces頻率的固定數值δ來定義的。νCS，在單位Hz中表達時，剖宮產133原子的不受干擾的地面超精細過渡頻率為9 192 631 770-1.

對不受干擾的原子的引用旨在清楚地表明，Si Second的定義是基於一個孤立的剖宮產原子，該原子不受任何外部場（例如環境黑體輻射）的影響。

第二個是從相對論的一般理論意義上講，是正確時間的單位。為了允許提供協調的時間尺度，將不同位置中不同主時鐘的信號組合在一起，必須校正相對論剖宮河頻移的信號（請參閱第2.3.6節）。

CIPM基於選定的原子，離子或分子的光譜線數量採用了第二個次要表示。這些線的不受干擾的頻率可以通過相對不確定性不低於基於第二個實現的相對不確定性來確定133CS超精細過渡頻率，但有些可以以卓越的穩定性來再現。

當前定義在2018年第26 GCPM批准了2019年5月20日重新定義後，2018年解決。

Si brochure 9

未來重新定義

在2022年，第二個最佳實現是通過剖宮產的主要標準時鐘完成的，例如IT-CSF2，NIST-F2，NPL-CSF2，PTB-CSF2，SU – CSFO2或SYRTE-FO2。這些時鐘通過激光冷卻CS原子的雲到磁體陷阱中的微膠菌來起作用。然後，這些冷原子通過激光燈垂直發射。然後，原子在微波腔中經歷拉姆西激發。然後，激光束檢測到激發原子的比例。這些時鐘有5×10-16系統的不確定性，相當於每天50秒。全世界幾個噴泉的系統有助於國際原子時間。這些銫時鐘還基於光學頻率測量。

光學時鐘基於離子或原子中禁止的光學轉變。他們周圍有頻率1015赫茲，具有自然的線寬通常為1 Hz，因此Q因子大約1015，甚至更高。它們的穩定性比微波鐘更好，這意味著它們可以促進評估較低的不確定性。他們也有更好的時間分辨率，這意味著時鐘“滴答”速度更快。[17]光學時鐘使用單個離子或光學晶格和104–106原子。

Rydberg常數

基於Rydberg常數將涉及將值固定為某個值：。Rydberg常數描述了具有非依賴性近似的氫原子中的能級.

固定Rydberg常數的唯一可行方法涉及捕獲和冷卻氫。不幸的是，這很困難，因為它非常輕，原子移動非常快，導致多普勒的變化。冷卻氫所需的輻射 - 121.5 nm - 也很困難。另一個障礙涉及改善QED計算中的不確定性。[18]

要求

重新定義必須包括提高的光學時鐘可靠性。在BIPM確認重新定義之前，必須由光學時鐘貢獻TAI。在重新定義第二個之前必須開發一種一致的發送信號的方法，例如光纖。[18]

SI倍數

主要文章：數量級（時間）

SI前綴通常使用的時間短於一秒鐘，但很少用於倍數。相反，確定允許非SI單元用於SI：分鐘，小時，天，在天文學朱利安年.[19]

SI倍數第二（S）
潛艇倍數
價值SI符號姓名價值SI符號姓名相當於
10-1sDS決定101s達斯Decasecond10秒
10-2sCS百分之一102sHShectsecond1分40秒
10-3s小姐毫秒103sKS千秒16分40秒
10-6sµs微秒106s小姐Megasecond11天13小時46分40秒
10-9sNS納秒109sGSGigasecond31。7年
10-12sPSpicsecond1012sTSTeraSecond31,700年
10-15sFS飛秒1015sPSPetasecond3170萬年
10-18s作為attosecond1018sesExasecond317億年
10-21sZSZeptsecond1021sZSZettasecond31.7萬億年
10-24s是的Yoctsecond1024s是的Yottasecond31.7年四年
10-27s盧比七秒1027s盧比ronnasecond31.7千億年
10-30sQSquectsecond1030sQS奎達塞克德31。7年

也可以看看

筆記

  1. ^民事時代直接或間接設置為協調的通用時間，其中包括leap秒。其他時間尺度用於不包含LEAP秒的科學和技術領域。
  2. ^在1000中波斯語學者al-biruni，用阿拉伯語寫作，使用該術語第二並定義了時間之間的時間新衛星週日中午之後，某些特定週的時間，小時，分鐘，秒，三分之二和四分之一。[6]
  3. ^1267年，中世紀的英國科學家羅傑·培根，用拉丁語寫作，定義了時間之間的時間滿月在數小時，分鐘，秒，三分之二和第四個小時（分鐘，秒，三分之二）（霍拉，小型，Secunda，tertia， 和Quarta）中午在指定的日曆日期之後。[7]
  4. ^可以注意，60是前6個計數數中的最小倍數。因此，有60個分區的時鐘將在三分之一，四分之三，五分之六和十二分之一（小時）上有標記；無論時鐘什麼單位都可能保留時間，都會有痕跡。

參考

  1. ^“ Si Brochure（2019）”（PDF）.Si小冊子.BIPM。 p。 130。存檔（PDF）從2019年5月23日的原件。檢索5月23日，2019.
  2. ^吉爾，帕特里克（2011年10月28日）。“我們什麼時候應該更改第二個的定義？”.皇家學會的哲學交易A：數學，物理和工程科學.369（1953）：4109–4130。Bibcode：2011rspta.369.4109g.doi：10.1098/rsta.2011.0237.PMID 21930568.S2CID 6896025。檢索7月22日，2022.
  3. ^“數學 - 古代數學來源”.英國百科全書。檢索9月20日，2021.
  4. ^一個bcd麥卡錫，丹尼斯D.; Seidelmann，P。Kenneth（2009）。時間：從地球旋轉到原子物理。溫海姆：威利。
  5. ^文森特，詹姆斯（2015年4月22日）。“有史以來最準確的時鐘每150億年僅損失一秒鐘”.邊緣.存檔從2018年1月27日的原件。檢索1月26日，2018.
  6. ^al-biruni（1879）[1000]。古代國家的年表。由Sachau，C。Edward翻譯。pp。147–149。存檔從2019年9月16日的原始。檢索2月23日，2016.
  7. ^培根，羅傑（2000）[1267]。羅傑·培根的作品。羅伯特·貝爾·伯克（Robert Belle Burke）翻譯。賓夕法尼亞大學出版社。面對第231頁的表。ISBN 978-1-85506-856-8.
  8. ^一個bcLandes，David S.（1983）。及時革命。馬薩諸塞州劍橋：哈佛大學出版社。ISBN 0-674-76802-7.
  9. ^威爾斯伯格，約翰（1975）。時鐘和手錶。紐約：錶盤出版社。ISBN 0-8037-4475-7.完整頁面顏色照片：第4個字幕頁面，此後的第3張照片（既沒有編號，也沒有編號）。
  10. ^塞林，赫萊恩（1997年7月31日）。非西方文化中科學，技術和醫學史的百科全書。Springer科學與商業媒體。p。934。ISBN 978-0-7923-4066-9.存檔來自2016年11月20日的原始。檢索2月23日，2016.
  11. ^詹金（Jenkin），亨利·查爾斯（Henry Charles），ed。 （1873）。電氣標準委員會的報告。英國科學發展協會。p。90。存檔來自2016年11月20日的原始。檢索2月23日，2016.
  12. ^一個bc“ leap秒”。時間服務部門，美國海軍天文台.存檔從2015年3月12日的原始。檢索11月22日，2015.
  13. ^英國和美利堅合眾國的航海歷史辦事處（1961年），天文學和美國埃菲米爾人和航海年鑑的解釋性補充，p。 9，，...定義的諸如時間... []國際天文聯盟1952年9月。
  14. ^“ Si Brochure（2006）”（PDF）.SI小冊子第八版.BIPM。 p。 112。存檔（PDF）從2019年5月3日的原始。檢索5月23日，2019.
  15. ^麥卡錫，丹尼斯D.;Seidelmann，P。Kenneth（2009）。“第二個的定義和作用”。時間：從地球旋轉到原子物理。溫海姆：威利。
  16. ^草案決議27。體重和措施大會在2022年11月，E節，第1頁。25
  17. ^國家物理實驗室（2011年）。“我們什麼時候應該更改第二個的定義？”（PDF）.皇家學會的哲學交易A：數學，物理和工程科學.369（1953）：4109–4130。Bibcode：2011rspta.369.4109g.doi：10.1098/rsta.2011.0237.PMID 21930568.S2CID 6896025.
  18. ^一個b吉爾，帕特里克（2011年10月28日）。“我們什麼時候應該更改第二個的定義？”.皇家學會的哲學交易A：數學，物理和工程科學.369（1953）：4109–4130。Bibcode：2011rspta.369.4109g.doi：10.1098/rsta.2011.0237.PMID 21930568.S2CID 6896025.
  19. ^國際天文聯盟。“有關單位的建議”。存檔原本的2007年2月16日。檢索2月18日，2007.從G.A.的“ IAU風格手冊”轉載威爾金森，通訊。5，在IAU Transactions XXB（1987）中。

外部鏈接