Sekunde

Physikalische Einheit
Einheitenname Sekunde
Einheitenzeichen \mathrm{s}
Physikalische Größe(n) Zeit, Zeitspanne
Formelzeichen t
Dimension \mathsf{T}
System Internationales Einheitensystem, CGS-Einheitensystem
In SI-Einheiten Basiseinheit
In CGS-Einheiten Basiseinheit
Benannt nach lateinisch: pars minuta secunda ‚zum zweiten Mal verminderter Teil‘

Die Sekunde ist die Basiseinheit der Zeit im internationalen Einheitensystem(SI). Sie ist etwa einen Herzschlag lang (Ruhepuls eines Erwachsenen).

Die Unterteilung der Stunde in 60 Minuten zu je 60 Sekunden findet sich bereits um 1000 in einer Schrift von al-Biruni. Als Secunda von lateinisch pars minuta secunda („zweite Unterteilung“) ist sie seit dem 13. Jahrhundert bekannt. Im Jahre 1585 konstruierte Jost Bürgi erstmals eine Uhr mit Sekundenzeiger.

Um 1900 wurde die Sekunde genauer über den mittleren Sterntag (die wahre Rotationsdauer der Erde von 86.164,091 Sekunden) definiert, bzw. als Ephemeridensekunde über die Dauer des tropischen Jahres.

Seit 1967 ist die Sekunde als das 9.192.631.770-fache der Periodendauer der dem Übergang zwischen den beiden Hyperfeinstrukturniveaus des Grundzustands von Atomen des Nuklids 133Cs entsprechenden Strahlung festgelegt. Sie wird daher auch Atomsekunde genannt.

Definition

Eine Sekunde ist das 9.192.631.770-fache der Periodendauer der dem Übergang zwischen den beiden Hyperfeinstrukturniveaus des Grundzustandes von Atomen des Nuklids 133Cs entsprechenden Strahlung.

Definitionsgemäß ist die Sekunde also das Vielfache der Periode einer Mikrowelle, die mit einem ausgewählten Niveauübergang im Caesiumatom in Resonanz ist. Daher wird sie als Atomsekunde bezeichnet. Atomuhren basieren auf der Messung dieses Übergangs. Ihre Genauigkeit wurde seit der o.a. Definition um mehr als 4 Zehnerpotenzen auf 10-15 gesteigert.

Alte Definitionen

Bis 1967 beruhte die Sekunde auf astronomischen Messungen:

Von der alten zur neuen Definition

Um 1885 stellte Karl Friedrich Küstner (Bonner Sternwarte) fest, dass die Rotationsachse der Erde eine Polbewegung von 5-10 Meter durchführt. Genauer wurde dies von R.Schumann (TU Wien) und S.Chandler (Harvard) analysiert und war der erste Hinweis, dass sich auch die Rotationsdauer selbst verändert. Man konnte es aber mit den damals besten Uhren (0,05 Sekunden pro Tag) noch nicht nachweisen.

Dies gelang erst Adolf Scheibe und Udo Adelsberger 1934 an der Physikalisch-Technischen Reichsanstalt. Nach Ausräumung eigener Bedenken publizierten sie die Ergebnisse 1935 und präzisierten sie durch die von ihnen entwickelte Quarzuhr. Ab etwa 1950 wurde klar, dass die laufend verbesserten Quarzuhren ein besseres Zeitnormal wären als die Erdrotation.

Denn die astronomische Tageslänge verlangsamt sich nicht nur allmählich wegen der Gezeitenreibung, sondern zeigt auch unregelmäßige Änderungen durch Magmaströme zwischen Erdmantel und Erdkern. Durch die Verlangsamung der Erdrotation verschiebt sich der Sonnentag gegenüber einem völlig gleichmäßigen Zeitmaß. Zur Kompensation muss alle 2 bis 5 Jahre eine Schaltsekunde eingefügt werden, um alle Uhren mit dem zwar nur um Sekundenbruchteile, aber länger werdenden Sonnentag zu synchronisieren.

Abgeleitete Maßeinheiten

Auf die Sekunde können verkleinernde SI-Vorsätze angewendet werden: 1 Sekunde = 1000 Millisekunden = 1 Million Mikrosekunden (106 µs) = 1 Milliarde Nanosekunden (109 ns) = 1 Billion Pikosekunden (1012 ps) = 1 Billiarde Femtosekunden (1015 fs).

Als größere Zeiteinheiten sind Minute, Stunde und Tag üblich und in Deutschland gesetzliche Maßeinheiten.

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Datum der letzten Änderung: Jena, den: 28.10. 2018