Sekunde

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Dieser Artikel behandelt die Maßeinheit der Zeit. Weitere Bedeutungen siehe Sekunde (Begriffsklärung).
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‘
Siehe auch: Jahr, Monat, Tag, Stunde, Minute
Zehn Sekunden dargestellt mit einer Langzeitbelichtung einer Armbanduhr

Die Sekunde ist die Basiseinheit der Zeit im internationalen Einheitensystem (SI).[1] 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.[2] 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.[3]

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.[4] Sie wird daher auch Atomsekunde genannt.

Definition[Bearbeiten]

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.[1]

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[Bearbeiten]

Bis 1967 beruhte die Sekunde auf astronomischen Messungen:

  • Sonnensekunde (bis in die 1950er-Jahre): Der Bruchteil \tfrac{1}{86.400} des mittleren Sonnentages.
    Diese Festlegung wurde eingeführt, damit ein durchschnittlicher Sonnentag 24 · 60 · 60 Sekunden lang ist. Das entspricht der Zeit, nach der eine fiktive mittlere Sonne wieder an gleicher Stelle steht.
    • Beachte: Dieser mittlere Sonnentag ist um 1/365stel länger als die wirkliche Umdrehungsdauer der Erde von 86.164,091 Sekunden. Die Differenz spiegelt die jährliche Erdbahn um die Sonne wider, denn unsere Uhrzeit richtet sich nach dem Sonnenstand und nicht nach den Sternen.
  • Ephemeridensekunde: Der Bruchteil \tfrac{1}{31.556.925{,}9747} des tropischen Jahres am 0. Januar 1900 (= 31. Dezember 1899) um 12 Uhr UT. Er bezieht sich auf das damalige Verhältnis zwischen Jahresdauer und Erdrotation.

Von der alten zur neuen Definition[Bearbeiten]

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 (siehe die Zeitkorrektion dUT1).

Abgeleitete Maßeinheiten[Bearbeiten]

Auf die Sekunde können verkleinernde SI-Vorsätze angewendet werden: 1 Sekunde = 1000 Millisekunden = 1 Million Mikrosekunden (106 µs) usw., siehe Vorsätze für Maßeinheiten.

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

Trivia[Bearbeiten]

Mit Einführung des französischen Revolutionskalenders 1792, nochmals gültig während der Zeit der Pariser Kommune, wurde zugleich der jüngste Versuch unternommen, die Zeiteinteilung eines Tages auf das Dezimalsystem umzustellen, d. h. ein Tag wurde in zehn Stunden geteilt, eine Stunde in einhundert Minuten und eine Minute in einhundert Sekunden. Demnach hatte ein Tag nunmehr 100.000 Sekunden gegenüber 86.400 Sekunden herkömmlicher Bestimmung. Für die kleinste Zeiteinheit war diese Dezimalzeit von unmerklicher Auswirkung, da sie lediglich um ca. 15 Prozent kürzer war. Stärker waren die Auswirkungen auf die beiden nächsthöheren Zeiteinheiten (Die Dezimalminute war fast eineinhalb Mal so lang, die Dezimalstunde gar fast zweieinhalb Mal.).

Weblinks[Bearbeiten]

 Wiktionary: Sekunde – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
 Wikiquote: Sekunde – Zitate

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b Bureau International des Poids et Mesures (Hrsg.): The International System of Units (SI) (PDF).
  2. 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", Sachau C Edward 1879, S. 147–149.
  3. Schweizerische Physikalische Gesellschaft.
  4. Die Geschichte der Zeiteinheit / Die Sekundendefinition von 1967. Arbeitsgruppe 4.41 der PTB. 2003. Abgerufen am 18. Oktober 2013.