Segundo

Orasan at panahong solar

Nagpapanatili ang isang orasang mekanikal, na hindi nakasalalay sa pagsukat ng kaukulang posisyon ng pag-inog ng daigdig, ng pare-parehong oras na tinatawag na tamtaming oras, sa loob ng anumang katumpakang tunay sa kanya. Ibig sabihin na magkapareho ang tagal ng bawat segundo, minuto at bawat iba pang paghahati ng oras na binibilang ng orasan sa anumang iba pang magkakahawig na paghahati ng oras. Ngunit hindi nagtataglay ng pare-parehong oras ang adlawing relo na sumusukat sa kaukulang posisyon ng araw sa kalangitan na tinatawag na tilang oras. Nag-iiba ang oras na pinananatili ng isang adlawing relo depende sa oras ng taon, ibig sabihin na nag-iiba ang tagal sa iba't ibang oras ng taon ng mga segundo, minuto at bawat iba pang paghahati ng oras. Ang oras ng araw na sinukat ng tamtaming oras kumpara sa tilang oras maaaring magkaiba nang hanggang 15 minuto, ngunit ang isang araw ay magkakaiba mula sa susunod sa pamamagitan lamang ng isang maliit na halaga; 15 minuto ay isang pinagsama-samang pagkakaiba sa isang bahagi ng taon. Ang epekto ay higit sa lahat dahil sa pag-uugali ng axis ng lupa na may paggalang sa orbit nito sa paligid ng araw. 
Nakilala ang kaibahan ng tilang orasang solar at tamtaming oras ng mga astronomo mula noong unang panahon, ngunit bago ang pag-imbento ng mga tumpak na orasang mekanikal sa kalagitnaan ng ika-17 siglo, mga kuwadranteng pang-araw ang tanging maaasahang orasan, at karaniwang tinatanggap na pamantayan ang tilang orasang solar.

Mga kaganapan at yunit ng oras sa segundo

Kadalasang itinatala ang mga praksyon ng isang segundo sa notasyong sampuan, halimbawa 2.01 segundo, o dalawa punto sero isa. Karaniwang ipinahayag ang mga maramihan ng mga segundo  bilang mga minuto at segundo, o oras, minuto at segundo ng oras ng taknaan, na pinaghihiwalay ng mga tutuldok, tulad ng 11:23:24, o 45:23 (maaaring magbunga ang huling notasyon ng kalabuan, dahil ginagamit ang parehong notasyon sa mga oras at minuto). Bihirang magkaroon ang segundo ng kahulugang pampahayag ng mas matagal na panahon ng oras tulad ng mga oras o araw, dahil masyadong malaki ang mga bilang na ito. Para sa metrikong yunit ng segundo, may mga sampuang unlapi na kumakatawan sa 10⁻²⁴ hanggang 10²⁴ segundo. 
Ang ilang mga karaniwang yunit ng oras na ipinahayag sa segundo ay: 60 segundo ang isang minuto; 3,600 segundo ang isang oras; 86,400 segundo ang isang araw; 604,800 segundo ang isang linggo; 31,536,000 segundo ang isang taon (maliban sa taong bisyesto); at bumabalasak ang isang (Gregoryaong) siglo ng 3,155,695,200 segundo; kasama ang lahat sa itaas na hindi kasama ang anumang mga posibleng segundong bisyesto. 
Ang ilang karaniwang mga pangyayari na ipinahayag sa segundo ay: bumabagsak ang isang bato nang mga 4.9 metro mula sa pahinga sa isang segundo; may isang ugoy ng isang segundo ang pendulong may haba ng halos isang metro, kaya may penduo ang mga orasang pendulo na isang metro ang haba; 10 metro ang nanakbuhan ng pinakamabilis na mananakbo sa isang segundo; naglalakbay ang alon ng karagatan sa malalim na tubig ng mga 23 metro sa isang segundo; naglalakbay ang tunog ng mga 343 metro sa isang segundo sa hangin; tumatagal ang ilaw ng 1.3 segundo bago abutin ang Daigdig mula sa ibabaw ng Buwan, isang distansya ng 384,400 kilometro.

Mga iba pang yunit na may kinalaman sa segundo

Bahagi ang segundo sa mga iba pang yunit, tulad ng dalas na sinusukat ng hertz (segundo baligtad o segundo⁻¹), bilis (metro bawat segundo) at pagliksi (metro bawat segundo na kuwadrado). Sinusukat ang yunit ng sistemang metriko na becquerel, isang sukatan ng radyoaktibong pagpugnaw, sa mga segundo baligtad. Nanggagaling ang kahulugan ng metro mula sa bilis ng liwanag at segundo; nakasalalay din ang mga kahulugan ng amperyo at candela, mga metrikong base yunit sa segundo. Sa 22 pinangalanang yunit ng SI, tatlo lamang: degree na Sentigrado, radyan, at steradyan, ang hindi nakasalalay sa segundo. Iniuulat ang maraming mga deribatibong yunit para sa pang-araw-araw na bagay ayon sa mas malaking mga yunit ng oras, hindi segundo, tulad ng oras ng taknaan sa oras at minuto, belosidad ng kotse sa milya bawat oras o kilometro bawat oras, kilowat oras ng paggamit ng kuryente, at bilis ng isang paikutan sa pag-ikot bawat minuto.

Mga pamantayan ng pagsasaoras

Nagpapanatili ang isang hanay ng mga atomikong orasan sa buong mundo ng oras ayon sa pinagkasunduan: "binoboto" ng mga sa orasan ang tamang oras, at ipinapatnubay ang lahat ng mga magbobotong orasan upang sumang-ayon sa pinagkasunduan, na tinatawag na Pandaigdigang Atomikong Oras o International Atomic Time (TAI) sa Ingles. "Tumitiktak" ang TAI ng atomikong segundo. 
Dinedepinihin ang orasang sibil na sumang-ayon sa pag-ikot ng mundo. Pangkalahatang Tugmang Oras o Coordinated Universal Time (UTC) ang pandaigdigang pamantayan para sa pagsasaoras. "Tumitiktak" ang ang nakatakdang oras na ito nang mga parehong atomikong segundo sa TAI, ngunit nagsisingit o nagtatanggal ito ng mga segundo bisyesto kung kinakailangan upang iwasto ang oras ayon sa pagkakaiba-iba sa bilis ng pag-ikot ng daigdig. 
UT1 ang sukat ng oras kung saan hindi katumbas ang mga segundo sa mga atomikong segundo, isang anyo ng pangkalahatang oras. Tinutukoy ang UT1 ng pag-ikot ng daigdig tungod sa araw, at hindi naglalaman ng anumang mga segundo bisyesto. Laging naiiba ang UT1 sa UTC nang mas mababa sa isang segundo.

Sugaing sala-salang orasan

Bagama't hindi pa sila bahagi ng anumang pamantayan ng pagsasaoras, mayroong mga sugiang sala-salang orasan na may mga prekwensya sa nakikitang liwanag na espektro na ngayon, at ito ang mga pinakatumpak na nagsasaoras sa lahat. Isang estronsiyong orasan na may prekwensyang 430 THz, sa pulang pagitan ng nakikitang liwanag, ang may hawak ngayon ng rekord ng katumpakan: magkakaroon ito o mawawalan ng mas mababa sa isang segundo sa 15 bilyong taon, mas mahaba kaysa sa tinatanyang edad ng sansinukob. Maaaring masukat ng gayong orasan ang pagbabago sa pagtataas nito nang kasing dami ng 2 cm sa pamamagitan ng pagbabago sa antas nito dahil sa grabitasyonal na pagluwang ng oras.

Kasaysayan ng kahulugan

Tatlo lamang ang mga kahulugan ng segundo: bilang bahagi ng araw, bilang bahagi ng isang idinuklay na taon, at bilang prekwensya ng mikro-alon ng isang sesyong atomikong orasan, at natanto sila ng isang dibisyong seksadyesimal ng araw mula sa sinaunang kalendaryo ng astronomiya.

Dibisyong seksadyesimal ng kalendaryong oras at araw

Gumawa ang mga sibilisasyon sa klasikong panahon at mga nauna pa ng mga dibisyon ng kalendaryo pati na rin ng mga arko ayon sa isang sistemang seksadyesimal ng pagbibilang, ngunit isang dibisyong seksadyesimal ang segundo ng araw, hindi ng oras tulad ng modernong segundo. Kabilang sa mga pinakamaagang aparatong pagsasasoras ang mga kuwadranteng pang-araw at kuwadranteng pantubig, at nasusukat ang mga yunit ng oras sa digri ng arko. Ginamit din ang mga konseptuwal na yunit ng oras na mas maliit kaysa sa matatanto sa kuwadranteng pang-araw. 
Mayroong mga sanggunian tungkol sa 'segundo' bilang bahagi ng isang bulaning buwan sa mga kasulatan ng mga pilosopong natural ng Gitnaang Panahon, ngunit walang katibayan na kailanmang ginamit ang 'segundo' bilang bahagi ng pagsasaoras batay sa bulaning kalendaryo.

Bahagi ng araw solar

Nagsimulang lumitaw ang mga pinakamaagang orasang mekanikal simula noong ika-14 na siglo na mayroong mga taltag na naghati ng oras sa mga dalawahan, tatluhan, apatan at minsan kahit na 12 bahagi, ngunit hindi kailanman sa 60 bahagi. Sa katunayan, hindi karaniwang naunawaan ang oras bilang 60 minuto. Hindi praktikal sa mga nagsaoras ang pagsasaalang-alang ng mga minuto hanggang nagkaroon ng mga unang orasang mekanikal na nagpakita ng mga minuto malapit sa katapusan ng ika-16 na siglo. Noong panahong iyon, laganap na ang mga dibisyong seksadyesimal ng oras sa Europa. 
Lumitaw ang mga pinakamaagang orasan na nagpakita ng mga segundo sa huling kalahati ng ika-16 na siglo. Naging tumpak na masusukat ang segundo sa pag-unlad ng mga orasang mekanikal na nagpapanatili ng tamtaming oras, kumpara sa tilang oras na ipinakita ng mga kuwadranteng pang-araw. Ang pinakamaagang orasang pinapatakbo ng kuwerdas na may pangalawang kamay na nagmamarka ng mga segundo ay isang hindi nilagdaang orasan na naglalarawan kay Orfeo sa koleksyon ni Fremersdorf, na pinepetsahan sa kalagitnaan ng 1560 at 1570. Noong ika-3 sangkapat ng ika-16 na siglo, nagtayo si Taqi al-Din ng orasan na may marka bawat 1/5 minuto. Noong 1579, ipinatayo ni Jost Bürgi si William ng Hesse ng isang orasan na nagmamarka ng mga segundo. Noong 1581, muling dinisenyo ni Tycho Brahe ang orasan na nagpakita lamang ng ilang minuto sa kanyang obserbatoryo at nagpakita din ng mga segundo, kahit na hindi tumpak ang mga segundo. Noong 1587, nagreklamo si Tycho na hindi sumasang-ayon ang kanyang apat na orasan nang dagdag o bawas apat na segundo. 
Noong 1656, inimbento ni Christiaan Huygens, isang Olandeng dalub-agham, ang unang orasang pendulo. Ito ay may pendulong haba na nasa ilalim lamang ng isang metro na binigyan ito ng uyog ng isang segundo, at isang eskapo na tumitiktak bawat segundo. Ito ang unang orasan na may kakayahang magsaoras ng segundo nang tumpak. Noong dekada 1730, 80 taon na ang lumipas, maaaring magsaoras ang maritimong kronomiter ni John Harrison nang may katumpakan ng isang segundo sa 100 araw. 
Noong 1832, iminungkahi ni Gauss na gamitin ang segundo bilang ang yunit ng oras sa kanyang sistemang milimetro-miligramo-segundo ng mga yunit. Nagsabi ang British Association for the Advancement of Science (BAAS) noong 1862 na "Sumang-ayon ang lahat ng mga tao ng agham na gamitin ang segundo ng tamtaming orasang solar bilang yunit ng oras." Pormal na iminungkahi ng BAAS ang sistema ng CGS noong 1874, bagaman unti-unting napalitan ang sistemang ito sa loob ng susunod na 70 taon ng mga yunit ng MKS. Parehong ginagamit ng mga sistema ng CGS at MKS ang segundo mismo bilang kanilang saligang yunit ng oras. Pandaigdigang kinamit ang MKS noong dekada 1940, pagtukoy sa segundo bilang  ¹⁄₈₆ ₄₀₀ ng tamaming araw solar

Bahagi ng isang taong epemerides

Noong mga huling bahagi ng dekada 1940, napabuti ang mga kuwarts kristal na orasang osileytor na may operang prekwensya ng ~ 100 kHz upang magsaoras nang may katumpakan na mas mahusay kaysa sa 1 bahagi sa 10⁸ sa panahon ng isang araw. Naging maliwanag ang isang pinagkasunduan na mas mahusay magsaoras ang mga orasang ito kaysa sa pag-ikot ng Daigdig. Alam din ng mga metrologista na mas matatag ang orbita ng Daigdig sa paligid ng Araw (isang taon) kaysa sa pag-ikot ng daigdig. Humantong ito sa mga panukala noong 1950 upang tukuyin ang segundo bilang bahagi ng isang taon. 
Inilarawan ang paggalaw ng Daigdig sa Tables of the Sun ni Newcomb (1895), na naglaan ng pormulang pantantya ng paggalaw ng Araw kaugnay sa daktiong 1900 batay sa mga obserbong astronomya na ginawa sa gitna ng 1750 at 1892. Nagresulta ito sa pagkakamit ng epemeridesang sukat ng oras na ipinahayag sa mga yunit ng taong sideral sa daktiong iyon ng IAU noong 1952. Inalinsunod ng naduklayang sukat ng oras na ito ang mga naobserbahang posisyon ng mga selestiyal na lawas sa Newtonianong dinamikang teorya ng kanilang paggalaw. Noong 1955, pinili ng IAU ang taong tropikal, na itinuturing na mas mahalaga kaysa sa taong sideral, bilang yunit ng oras. Hindi nasusukat ang taong tropikal ayon sa kahulugan ngunit kinakalkula mula sa pormula na naglalarawan ng isang tamtaming taong tropikal na nabawasan nang linyar sa paglipas ng panahon. 
Noong 1956, muling ibinigay ng kahulugan ang segundo sa mga tuntunin ng isang taon na may kaugnayan sa daktiong iyon. Sa gayon, tinukoy ang segundo bilang "ang praksyong ¹⁄31,556,925.9747 ng taong tropikal para sa 1900 Enero 0 sa 12 oras ng orasang epemerides". Kinamkam ang kahulugan na ito bilang bahagi ng Pandaigdigang Sistema ng mga Yunit noong 1960.

"Atomikong" segundo

Kahit ang mga pinakamahusay na orasang mekanikal, elektrikong motorisado na nakabatay sa kuwarts kristal  ay nagkakaroon ng hindi pagkakaayon, at halos walang sapat na sapat upang mapagtanto ng segundong epemerides. Mas mabuti para sa pagsasaoras ang likas at eksaktong "panginginig" sa isang pinasiglang atomo. Tiyak na tiyak ang dalas ng panginginig (ibig sabihin: radyasyon) depende sa uri ng atomo at kung gaano ito nasasabik. Mula noong 1967, nangahulugan ang segundo bilang eksaktong "tagal ng 9,192,631,770 na mga panahon ng radyasyon na naaayon sa paglipat sa gitna ng dalawang mga hiperpinong antas ng pangunahing estado ng atomong sesyo-133" (sa temperatura ng 0 K). Pinili ang haba ng isang segundo na ito upang tumugma nang eksakto sa haba ng natukoy na segundong epemerides. Ginagamit ng mga atomikong orasan ang gayong dalas upang sukatin ang mga segundo sa pamamagitan ng pagbibilang ng mga ikot sa bawat segundo sa dalas na iyon. Ang radyasyon ng ganitong uri ay isa sa mga pinakatatag at kababalaghan ng kalikasan na pinakamadaling tangkain nang paulit-ulit. Tumpak ang kasalukuyang henerasyon ng mga atomikong orasan sa loob ng isang segundo sa ilang daang milyong taon. 
Itinatakda ngayon ng mga atomikong orasan ang haba ng isang segundo at ang pamantayan ng oras para sa mundo.