Секунда — единица измерения времени¶
Секунда — единица измерения времени в Международной системе единиц (СИ), обозначение «с», вторая по счёту единица СИ после метра. Равна 1/86 400 суток (при условии, что сутки состоят из 24 часов, час — из 60 минут, а минута — из 60 секунд). Секунда является основной единицей времени в физике, технике, повседневной жизни и научных измерениях.
¶Историческая справка
¶Древность
Деление часа на 60 минут, а минуты на 60 секунд восходит к шумеро-вавилонской системе счисления, основанной на числе 60. Вавилонские астрономы использовали деление часа на 60 частей для расчёта движения небесных тел. В Древней Греции и Риме подобные деления применялись в астрономии, однако в повседневной жизни измерение времени оставалось грубым — по солнечным и водяным часам.
¶Средневековье и Новое время
Появление механических часов в XIV веке сделало измерение секунды практически значимым. Первоначально секунда рассматривалась как «вторая минута» — второе деление часа (лат. pars minuta secunda). Первые приборы, способные отмерять секунды, появились в XVII веке вместе с развитием маятниковых часов Христиана Гюйгенса.
¶Метрическая система
В 1795 году Французская академия наук определила секунду как 1/86 400 тропических суток. В 1832 году Карл Гаусс предложил использовать секунду как основную единицу времени в системе СГС. В 1960 году Генеральная конференция по мерам и весам приняла секунду, определённую по тропическому году, в качестве единицы СИ.
¶Современное определение
¶Атомное определение
С 1967 года секунда определена через неизменные свойства атома цезия-133. Согласно определению, принятому 13-й Генеральной конференцией по мерам и весам:
Одна секунда равна 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133.
Это определение заменило астрономическое и сделало секунду воспроизводимой с точностью, недостижимой для астрономических наблюдений. Цезиевые атомные часы обеспечивают относительную погрешность порядка 10⁻¹⁵, что соответствует отклонению не более секунды за десятки миллионов лет.
¶Определение через скорость света
В 1983 году метр был переопределён через скорость света в вакууме (299 792 458 м/с). В сочетании с атомным определением секунды это создаёт согласованную систему, в которой скорость света имеет точное значение по определению.
¶Мировое время и календарные секунды
¶Всемирное координированное время (UTC)
UTC строится на основе атомных часов, но уточняется астрономическими данными. Когда расхождение между атомным и астрономическим временем превышает 0,9 секунды, вводится високосная секунда — корректировка UTC на одну секунду. С 1972 года было введено 27 високосных секунд; последняя произошла 31 декабря 2016 года. В 2022 году 19-я генеральная конференция по мерам и весам приняла решение отказаться от високосных секунд к 2035 году, оставив возможность корректировки UTC с шагом не менее минуты.
¶Суточная секунда
В календарной системе сутки принято делить на 86 400 секунд (24 × 60 × 60). В дни введения високосной секунды сутки содержат 86 401 секунду.
¶Множные и дольные единицы
Секунда имеет кратные и дольные производные, образуемые стандартными приставками СИ:
| Единица | Обозначение | Отношение к секунде |
|---|---|---|
| Килосекунда | кс | 10³ с |
| Миллисекунда | мс | 10⁻³ с |
| Микросекунда | мкс | 10⁻⁶ с |
| Наносекунда | нс | 10⁻⁵ с |
| Пикосекунда | пс | 10⁻¹² с |
| Фемтосекунда | фс | 10⁻¹⁵ с |
| Аттосекунда | ас | 10⁻¹⁸ с |
В 2023 году Нобелевская премия по физике была присуждена Анне Л’Юлье, Ференцу Краусу и Пьеру Агостини за экспериментальные методы генерации аттосекундных импульсов света — измерение движения электронов в атомах и молекулах.
¶Применение
Секунда служит основой систем отсчёта времени в навигации (ГЛОНАСС, GPS), телекоммуникациях, энергетике, финансовых рынках и научных экспериментах. Синхронизация по атомным часам обеспечивает работу спутниковых навигационных систем: погрешность в одну секунду приводила бы к ошибке в определении координат порядка 300 000 км.
В России функции национального эталона времени и частоты выполняет Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии имени Д. И. Менделеева (ВНИИМ), передающий сигнал эталонного времени через телевизионные и радиоканалы, а также через интернет.
¶Интересные факты
- Секунда — единственная единица СИ, названная не в честь учёного, а по астрономическому понятию.
- Самые точные в мире атомные часы на стронции (опытные, НИСТ, США) дают погрешность настолько малую, что потребовалось бы более 15 миллиардов лет — больше возраста Вселенной, — чтобы они отстали на секунду.
- В 2019 году физики из Гарварда впервые измерили квантовую суперпозицию состояний молекул с помощью аттосекундной лазерной техники.
¶Источники
- Международная система единиц (СИ), справочник, 9-е издание. БИПМ, 2019.
- ГОСТ 8.417-2002. Единицы измерения величин.
- Резолюции Генеральной конференции по мерам и весам (13-я, 1967; 19-я, 2022).
- Энциклопедия «Британника», статья «Second».
- Менделеев Д. И. «Опыт общей химии», т. 1 — о развитии метрологии в России.