Секунда

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към: навигация, търсене
Емблема за пояснителна страница За единицата за измерване на ъгъл вижте градус (ъгъл).

Секунда
Flashingsecond.gif

Светлинен импулс с период една секунда
Основни характеристики
Стандарт основна SI единица
Физична величина Време
Символ s
Изразена в 1 секунда е равна на:

Секунда (означава се със символа s) е единица за време, една от седемте основни единици в SI (Международната система единици).[1] Старите дефиниции на секунда са базирани на видимата позиция на слънцето на небето при въртенето на земята.[2] Тогава слънчевият ден се разделя на 24 часа, всеки от който се дели на 60 минути, а всяка минута — на 60 секунди, т.е. секундата се явява една 86 400-на част от средния слънчев ден. Тази дефиниция се запазва до 1956 година.

Астрономически наблюдения през 19-ти и 20-ти век обаче откриват, че има забавяне в това средно време, поради което движението на слънцето и земята се оказва ненадежден метод за определяне на времето. С откриването на атомните часовници се отваря нова възможност за точното определяне на една секунда време. От 1967 година насам секундата се дефинира като времетраенето на 9 192 631 770 периода на излъчването, съответстващо на прехода между двете свръхфини нива на основното състояние на атома на цезий-133 при температура от нула келвина.[1]

Секундата е основна единица и в други системи от единици като CGS, MKS, имперските единици и други.

История[редактиране | edit source]

Преди механичните часовници[редактиране | edit source]

Египтяните (най-малко от 2000 пр.н.е.) подразделят деня и нощта на дванадесет часа съответно, от което следват сезонните промени на техните часове. В периода на елинизма астрономите Хипарх (150 г. пр.н.е.) и Птолемей (150 г.) подразделят деня шестдесетично и също използват среден час - 1/24, и прости части от един час - 1/4, 2/3 и т.н.), както и времеви градуси - 1/360 дни или четири модерни минути, но не и модерните минути или секунди.[3]

Денят е разделен шестдесетично, на 1/60 от всяка следваща единица, най-малко шест места след шестдесетичната точка (точност от по-малко от 2 микросекунди) във Вавилония около 300 г. пр.н.е., но те не подразделят шестдесетично по-малките единици от време. Например, шест относителни шестдесетични места след запетаята на един ден са използвани в описанието си на продължителността на годината, въпреки че те не са могли да измерят такава малка част от деня в реално време. Като друг пример, те уточняват, че средният синодичен месец е 29;31,50,8,20 дни (четири относителни шестдесетични позиции), който се повтаря от Хипарх и Птолемей, и в момента е средният синодичен месец на еврейския календар, въпреки че е преизчислен като 29 дни 12 часа и 793 хелека (където 1 час = 1080 хелека). [4] Вавилонците не използват час, но използват двоен час, равен на 120 минути, времеви градус, равен на 4 минути и барликорн - 3 и 1/3 секунди.[5] През 1000 г. персийският учен ал-Бируни дава времената на новите луни за конкретни седмици във вид на брой дни, часове, минути, секунди, трети, четвърти, изминали след обяд в неделя.[6] През 1267 година средновековният учен Роджър Бейкън дава времената на пълнолунията като брой дни, часове, минути, секунди, трети, четвърти, изминали след обяд на специфични дни от календара (horae, minuta, secunda, tertia, and quarta).[7] Въпреки че третините и четвъртините остават в някои езици, например полски език (tercja) и турски език (salise), модерната секунда е разделена по десетичната система.

Механични часовници и секунди[редактиране | edit source]

Най-ранните часовници, които показват секунди, се появяват през втората половина на 16-ти век. Най-ранният задвижван механично (от пружина) часовник снабден със секундна стрелка, е часовник, изобразяващ Орфей, в колекцията Fremersdorf, датиран между 1560 и 1570 година.[8][9] По време на третата четвърт на 16 век Тачи ал-Дин построява часовник, който маркира всеки пет секунди[10][11] през 1579 г. Йост Бирги построява часовник за Вилхелм фон Хесен, който отбелязва секунди.[8] През 1581 г. Тихо Брахе така преправя часовниците в неговата обсерватория, които са показвали минутите, че да показват и секундите. През 1587 г. той се оплаква, че четирите му часовници се различават с плюс или минус четири секунди.[8]

Секундата най-напред става точно измерима с развитието на часовника с махало, който показва средното време (за разлика от видимо време), и по-специално през 1670 г., когато Уилям Климент добавя секундно махало към първоначалното махало на часовника на Кристиан Хюйгенс.[12] Секундните махала имат период от две секунди, една секунда за залюляване напред и една секунда за залюляване назад, което дава възможност за отбелязване на секундите. Тези часовници до 1930-те остават най-акуратният инструмент за отчитане на времето. Единственото им неудобство е, че са масивни и трябва да остават неподвижни.

Съвременно измерване на секундата[редактиране | edit source]

С развитието на микровълновата спектроскопия в края на 1940-те години става ясно, че разликата в енергиите между близко разположените атомни или молекулни нива на атомите може да се измери с извънредно голяма точност. Става очевидно, че като основа на еталон за честота може да бъде избран подходящ атомен или молекулен преход. През 1967 г. XIII Генералната конференция по мерки и теглилки определя секундата на базата на лъчението на цезий 133 като преход между две основни близки енергийни състояния. Грубо казано, в момента една секунда е равна на 9 192 631 770 такива промени. Съществуват и други еталони за честота, например водороден мазер, рубидиев часовник, кварцов часовник и други.

От около пет години насам съществува нова технология - оптичният атомен часовник, който според мнението на много учени е на път да измести настоящите суперпрецизни уреди за измерване на времето и стане 100 пъти по-точен от обикновените. При настоящите атомни часовници ядрата на цезия се бомбардират с микровълни, чиято честота е синхронизирана с тази на ядрата. Оптичните часовници ще се облъчват с лазерен лъч. При тези условия промените в състоянията на атомите ще се осъществяват 100 хиляди пъти по-бързо, което ще осигури много по-голяма прецизност и точност и най-вероятно ще наложи нова дефиниция за секундата.

Интересни факти[редактиране | edit source]

  • За една секунда:
  • светлината изминава 299 792 458 метра във вакуум;
  • на ретината на окото попадат 550 трилиона периода на светлинната вълна в зеления цвят;
  • при въртенето си около слънцето, земята изминава по орбитата си 29 785,9 метра;
  • кристалът на кварца, на основата на който работят кварцовите часовници, извършва 32 768 трептения;
  • една секунда е приблизително равна на 1/31 556 925,9747 части от времето на завъртане на земята около слънцето през 1900 година.

Кратни единици[редактиране | edit source]

Кратни единици за време
Стойност Символ Име Стойност Символ Име

10-1 s
10-2 s
10-3 s
10-6 s
10-9 s
10-12 s
10-15 s
10-18 s
10-21 s
10-24 s

ds
cs
ms
µs
ns
ps
fs
as
zs
ys

децисекунда
сантисекунда
милисекунда
микросекунда
наносекунда
пикосекунда
фемтосекунда
атосекунда
септосекунда
йоктосекунда

101 s
102 s
103 s
106 s
109 s
1012 s
1015 s
1018 s
1021 s
1024 s

das
hs
ks
Ms
Gs
Ts
Ps
Es
Zs
Ys

декасекунда
хектосекунда
килосекунда
мегасекунда
гигасекунда
терасекунда
петасекунда
ексасекунда
сетасекунда
йотасекунда

Вижте също[редактиране | edit source]

Източници[редактиране | edit source]

  1. а б Official BIPM definition. // BIPM. Посетен на 2008.
  2. Splitting the second: the story of atomic time. Institute of Physics Pub, 2000. ISBN 0750306408.
  3. Toomer, G. J.. Ptolemey's Almagest. Princeton, New Jersey, Princeton University Press, 1998. ISBN 978-0-691-00260-6. с. 6–7, 23, 211–216.
  4. O Neugebauer. A history of ancient mathematical astronomy. Springer-Verlag, 1975. ISBN 038706995X.
  5. See page 325 in O Neugebauer. The astronomy of Maimonides and its sources. // Hebrew Union College Annual 22. 1949. с. 321–360.
  6. al-Biruni. The chronology of ancient nations: an English version of the Arabic text of the Athâr-ul-Bâkiya of Albîrûnî, or "Vestiges of the Past". 1879. с. 147–149.
  7. R Bacon. The Opus Majus of Roger Bacon. University of Pennsylvania Press, 2000, [1928]. ISBN 9781855068568. с. table facing page 231.
  8. а б в Revolution in Time. Cambridge, Massachusetts, Harvard University Press, 1983. ISBN 0-674-76802-7.
  9. Clocks & watches. New York, Dial Press, 1975. ISBN 0-8037-4475-7. full page color photo: 4th caption page, 3rd photo thereafter (neither pages nor photos are numbered).
  10. Taqi al-Din
  11. The astronomical clock of Taqi al-Din: Virtual reconstruction.
  12. See page 2 in J Chappell. The Long Case Clock: The Science and Engineering that Goes Into a Grandfather Clock. // Illumin 1 (0). 2002. с. 1.