Sekund

Sekund er en måleenhed for tid med symbolet s, og er en af de syv grundlæggende SI-enheder. Ét sekund er 1/60 minut eller 1/3600 time. 'Sekund' er en forkortelse af pars minuta secunda (latin: den anden formindskelsesgrad).

Sekundet er siden 1967 defineret som tiden for 9.192.631.770 svingninger af den elektromagnetiske stråling der udsendes ved overgangen mellem de to hyperfinstruktur-niveauer af grundtilstanden af et cæsium-133-atom. Indtil 1956 blev sekundet defineret som 1/86.400 af middelsoldøgnet (24 × 60 × 60 = 86.400). Inden den nuværende definition blev vedtaget, var et sekund defineret, som en brøkdel af det tropiske år (1900).

Analoge ure og armbåndsure har ofte 60 mærker, som repræsenterer sekunder og en "sekund-viser", som markerer tidens passage i sekunder. Digitale ure og armbåndsure har ofte en to-cifret sekundtæller.

Sekundet benyttes også i andre enheder for mål, bl.a. i meter i sekundet for hastighed, meter pr. sekund pr. sekund for acceleration og pr. sekund for frekvens.

Flere sekunder tælles normalt i timer og minutter. Fraktioner på et sekund tælles normalt i tiendedele eller hundrededele. I videnskabeligt arbejde tælles små fraktioner på et sekund i millisekunder (tusindedele), mikrosekunder (milliondele), nanosekunder (milliarddelte) og nogle gange mindre enheder på et sekund. En daglig oplevelse med små fraktioner på et sekund er en 1-gigahertz mikroprocessor, der har en cyklustid på 1 nanosekund. Kameraets ”lukkerhastigheder” udtrykkes ofte i brøkdele af et sekund, såsom 1⁄30 sekund eller 1⁄1000 sekund.

De første tidtagere, der kunne tælle sekunder nøjagtigt, var pendelure, der blev opfundet i det 17. århundrede. Fra 1950'erne blev atomure bedre tidtagere end jordens rotation, og de fortsætter med at sætte standarden i dag.

Definition af et sekund gennem historien 
Der har været tre forskellige definitioner af sekundet: som en brøkdel af en dag, som en brøkdel af et ekstrapoleret år og som mikrobølgefrekvensen af et cæsiumatomur

Brøkdel af en dag 
De tidligste mekaniske ure, der dukkede op i det 14. århundrede, delte timen op i halvdele, tredjedele, fjerdedele og nogle gange endda 12 dele, men aldrig med 60. Timen blev altså ikke forstået som varigheden af 60 minutter. Det var ikke praktisk for tidtagerne at overveje minutter, indtil de første mekaniske ure, der viste minutter, optrådte i slutningen af 1500-tallet og på det tidspunkt var sexagesimal tidsinddeling allerede veletableret i Europa.

De første ure der viste sekunder kom frem i løbet af sidste halvdel af 1500-tallet. Sekundet blev nøjagtigt målbar da man udviklede mekaniske ure der viste tiden som dagen delt op i 24 lige lange timer, i modsætning til den tilsyneladende tid man brugte før hvor der også var 24 timer men længden af timen var forskellige så den passede med hvor mange timer der var lyst om dagen og som blev vist af solurer. Den tidligste fjeder-drevende ur med et en ekstra viser, der markerede sekunder, er et usigneret ur, der afbilder Orpheus i Fremersdorf-samlingen, dateret mellem 1560 og 1570. I 3. fjerdedel af det 16. århundrede, byggede Taqi al-Din et ur med mærker ud fra hvert 1/5 minut. I 1579 byggede Jost Bürgi et ur til William af Hesse, der markerede sekunder. I 1581 redesignede Tycho Brahe de ure på sit observatorium, der kun viste minutter så de også viste sekunder, selvom disse sekunder ikke var nøjagtige.

1656 opfandt den hollandske videnskabsmand Christiaan Huygens det første pendulur. Det havde en pendullængde på lige under en meter, hvilket gav den en svingning på et sekund og det tikkede hvert sekund. Det var det første ur, der nøjagtigt kunne holde tiden i sekunder. I 1730'erne, 80 år senere, kunne John Harrison maritime kronometre holde tiden nøjagtig inden for et sekund på 100 dage.

Den britiske sammenslutning for videnskab (BAAS) erklærede i 1862, at "alle videnskabsmænd er enige om at bruge sekundet af gennemsnitlig soltid som tidsenhed." I 1940'erne blev sekundet definerede som 1/866.400 af en gennemsnitlig soldag.

En brøkdel af et ekstrapoleret år 
I slutningen af 1940'erne blev kvartsbaserede krystal oscillator-ur opfundet som havde en driftsfrekvens på ~ 100 kHz for at holde tiden med nøjagtighed bedre end 1/108 over en driftsperiode på en dag. Det blev tydeligt, at sådanne ure holdt bedre tid end Jordens rotation. Metrologer vidste også, at Jordens bane omkring solen (et år) var meget mere stabil end jordens rotation. Dette førte til forslag allerede i 1950 til at definere sekundet som en brøkdel af et år.

Jordens bevægelse blev beskrevet i Newcombs Tables of the Sun (1895), og forudsatte en formel til beregning af solens bevægelse baseret på astronomiske observationer foretaget mellem 1750 og 1892. Dette resulterede i vedtagelse af en ephemeris-tidsskala som blev udtrykket gennem eneheder af det siderealt år. Denne ekstrapolerede tidsskala bringer de observerede positioner af himmellegemerne i overensstemmelse med Newtons dynamiske teorier om deres bevægelse. I 1955 blev det tropiske år betragtet som mere grundlæggende end siderealt år og det tropiske år blev valgt af IAU som tidsenhed. Det tropiske år i definitionen blev ikke målt, men beregnet ud fra en formel, der beskriver et gennemsnit af tropisk år, der faldt lineært over tid.

I 1956 blev sekundet omdefineret i form af et år i forhold til tiden i år 1900. sekundet blev således defineret som "fraktionen 1⁄31.556.925.9747 i det tropiske år for 1900 januar 0 på 12 timer ephemeris tid". Denne definition blev vedtaget som en del af det internationale system af enheder i 1960.

Mikrobølgefrekvensen af et cæsiumatomur 
Men selv de bedste mekaniske, elektriske motoriserede og kvarts krystalbaserede ure udvikler uoverensstemmelser, og praktisk talt ingen er gode nok til at realisere et ephemeris-sekund. Langt bedre til tidskrævning er den naturlige og nøjagtige "vibration" i et aktiveret atom. Frekvensen af vibrationer (dvs. stråling) er meget specifik, afhængigt af atomtypen, og hvordan det aktiveres. Siden 1967 er sekundet blevet defineret som 9.192.631.770 svingninger af den elektromagnetiske stråling der udsendes ved overgangen mellem de to hyperfinstruktur-niveauer af grundtilstanden af et cæsium-133-atom. " (ved en temperatur på 0 K). Denne længde af et sekund blev valgt til at svare nøjagtigt til længden af den tidligere definerede ephemeris-sekund. Atomur bruger en sådan frekvens til at måle sekunder ved at tælle cyklusser pr. sekund ved den frekvens. Stråling af denne art er et af de mest stabile og reproducerbare naturfænomener. Den nuværende generation af atomur er nøjagtigt til et sekund på få hundrede millioner år.

Atomure definere nu længden af sekundet og er tidsstandarden for verden.

SI-omregning 
Ligesom andre SI-enheder kan sekund få tilføjet SI-præfiks (fx nano-). Normalt benyttes kun præfikser mindre end 1, længere tidsrum angives i minutter, timer, døgn, uger, måneder eller år.

Se også 
 Skudsekund
 Radionavigation
 Buesekund
 Tidsperiode

Kilder og eksterne henvisninger 

 Public domain article about definition of seconds and leap seconds

Tid
Grundlæggende SI-enheder
Tidsenheder
CGS-enheder