Zehn Sekunden dargestellt mit einer Langzeitbelichtung einer Armbanduhr
DieSekunde (Einheitenzeichen:s) ist dieSI-Basiseinheit derZeit. Die Unterteilung derStunde in 60Minuten zu je 60 Sekunden findet sich bereits um das Jahr 1000 in einer Schrift vonal-Bīrūnī.[1] AlsSecunda vonlateinischpars minuta secunda (‚zweiter verminderter Teil‘) ist sie seit dem 13. Jahrhundert bekannt. Im Jahre 1585 konstruierteJost Bürgi erstmals eine Uhr mit Sekundenzeiger.[2]
Definitionsgemäß ist die Sekunde also ein bestimmtes ganzzahliges Vielfaches der Periode einerMikrowelle, die mit einem ausgewählten Niveauübergang imCaesiumatom inResonanz ist. Daher wird sie alsAtomsekunde bezeichnet.Atomuhren basieren auf der Beobachtung dieses Übergangs. IhrePräzision wurde seit 1967 noch um mehr als vier Zehnerpotenzen[7] auf 10−16 gesteigert.[8]
Solange man von einer gleichmäßigenErdrotation ausging, war die Sekunde der sechzigste Teil einer Minute des in 24 Stunden zu 60 Minuten eingeteilten Tages.
Um 1885 stellteKarl Friedrich Küstner (Bonner Sternwarte) fest, dass die Rotationsachse der Erde einePolbewegung von 5 bis 10 Meter durchführt. Genauer wurde dies vonRichard Schumann (TU Wien) undSeth Carlo Chandler (Harvard) analysiert und war der erste Hinweis darauf, dass sich auch dieRotationsdauer selbst verändert. Man konnte es aber mit den damals besten Uhren (Abweichung 0,05 Sekunden pro Tag) noch nicht nachweisen.
Dies gelang erstAdolf Scheibe undUdo Adelsberger 1934 an derPhysikalisch-Technischen Reichsanstalt. Nach Ausräumung eigener Bedenken publizierten sie die Ergebnisse 1935 und präzisierten sie durch die von ihnen entwickelteQuarzuhr. Ab etwa 1950 wurde klar, dass die laufend verbesserten Quarzuhren ein besseresZeitnormal wären als die Erdrotation. Dieastronomische Tageslänge vergrößert sich nicht nur allmählich wegen derGezeitenreibung, sondern zeigt auch unregelmäßige Änderungen durchMagmaströme zwischenErdmantel undErdkern. Durch die Verlangsamung der Erdrotation verschiebt sich der Sonnentag gegenüber einem völlig gleichmäßigen Zeitmaß. Zur Kompensation muss alle zwei bis fünf Jahre eineSchaltsekunde eingefügt werden, um alle Uhren mit dem um einige Sekundenbruchteile länger werdenden Sonnentag zu synchronisieren.
Bis 1967 beruhte die Sekunde auf astronomischen Messungen:
Sonnensekunde (bis in die 1950er Jahre): Der Bruchteil1⁄86 400 des mittlerenSonnentages. Diese Festlegung wurde eingeführt, damit ein durchschnittlicher Sonnentag 24 · 60 · 60 Sekunden lang ist. Das entspricht der Zeit, nach der eine fiktivemittlere Sonne wieder an gleicher Stelle steht.
DiePräzision, mit der die Sekunde realisiert werden kann (Stand 2018: ca. 10−16),[8] begrenzt die erreichbare Genauigkeit von Zeitmessungen in der Einheit „Sekunde“.[4.1] Mittlerweile sind Uhren entwickelt worden, die nicht auf Caesium-Atomen basieren und um bis zu zweiGrößenordnungen präziser sind.[8][10] Mit solchen Uhren als primärer Referenz ließen sich noch genauere Zeitmessungen erreichen. Voraussetzung dafür wäre eine Umdefinition der Maßeinheit.[11] Dies könnte 2030 geschehen.[10]
Als größere Zeiteinheiten sindMinute,Stunde undTag üblich und in der Europäischen Union und der Schweizgesetzliche Maßeinheiten. Vergrößernde SI-Vorsätze wie „Megasekunde“ (= 1 000 000 s = 11 Tage 13 h 46 min 40 s) sind zwar zulässig, aber sehr unüblich.
Von der Sekunde abgeleitet sind die Einheiten „Hertz“ (1 Hz = 1 s−1) für periodische Ereignisse und „Becquerel“ (1 Bq = 1 s−1) für (Radio-)Aktivität.
Mit Einführung desfranzösischen Revolutionskalenders 1792 wurde der Versuch unternommen, die Einteilung eines Tages auf dasDezimalsystem umzustellen. Ein Tag wurde in zehn Stunden geteilt, eine Stunde in einhundert Minuten und eine Minute in einhundert Sekunden. Demnach hatte ein Tag 100 000 Sekunden gegenüber 86 400 Sekunden herkömmlicher Bestimmung. Für die kleinste Zeiteinheit war dieseDezimalzeit von unmerklicher Auswirkung, da sie lediglich um etwa 15 % kürzer war. Die Auswirkungen auf die beiden nächsthöheren Zeiteinheiten waren deutlich stärker. Die Dezimalminute war fast eineinhalb Mal so lang, die Dezimalstunde fast zweieinhalb Mal so lang.
Eine Sekunde kannhexagesimal in sechzig kleine Zeiteinheiten, dieTertien, unterteilt werden. Dies ist aber völlig ungebräuchlich.
Physikalisch-Technische Bundesanstalt:50 Jahre atomare Definition der Sekunde. Auf:ptb.de. Sonderheft der PTB-Mitteilungen (PDF; 2,44 MB), darin u. a.: Johannes Graf:Die zweite Teilung der Stunde. Zur Geschichte der Sekunde. Andreas Bauch:Atomare Definition der Zeiteinheit 1967–2017.
↑C. E. Sachau:The chronology of ancient nations. An English version of the Arabic text of the Athâr-ul-Bâkiya ofAlbîrûnî, or “Vestiges of the Past”. London 1879,S. 147–149.
↑Die Definition lautet: „Die Sekunde, Einheitenzeichen s, ist die SI-Einheit der Zeit. Sie ist definiert, indem für die Cäsiumfrequenz ΔνCs, die Frequenz des ungestörten Hyperfeinstrukturübergangs des Grundzustands des Cäsium-133-Atoms, der Zahlenwert 9 192 631 770 festgelegt wird, ausgedrückt in der Einheit Hz, die gleich s−1 ist.“ (deutsche Übersetzung der SI-Broschüre)
↑abcTagungsbericht der 26. Generalkonferenz für Maß und Gewicht, 2018, Seite 70 (französisch) und Seite 347 (englisch), abgerufen am 7. Okt. 2020:„Die heutigen ultrastabilen, lasergekühlten Caesiumuhren haben eine Genauigkeit von ca. 10−16. (...) mittlerweise übertreffenoptische Uhren die Atomuhren mit gekühlten Caesium-Fontänen um zwei Größenordnungen. Dies könnte in der Zukunft zu einer möglichen Neudefinition der Sekunde führen.“ (inoffizielle Übersetzung)
