Sekunde

Dieser Artikel behandelt die Maßeinheit der Zeit. Weitere Bedeutungen siehe Sekunde (Begriffsklärung).

Die Sekunde (verkürzt von lateinisch pars minuta secunda ‚zum zweiten Mal verminderter Teil [einer Stunde]‘, daher das Sekundenzeichen '') ist die Basiseinheit der Zeit im internationalen Einheitensystem (SI).^[1] Seit 1967 ist die Sekunde als das 9.192.631.770fache der Periodendauer der dem Übergang zwischen den beiden Hyperfeinstrukturniveaus des Grundzustands von Atomen des Nuklids ¹³³Cs entsprechenden Strahlung festgelegt,^[2] welche daher auch Atomsekunde genannt wird. Und die traditionelle Sekunde wird als 86.400ster Teil (24×60×60) eines Tages beschrieben.^[3]

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.^[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.

Alte Definitionen

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, innerhalb der die Sonne wieder an der gleichen Stelle zu sehen ist. (Diese Zeit entspricht nicht völlig der Zeit, die die Erde für eine Umdrehung braucht – diese ist um rund 1/365stel kürzer und dauert nur etwa 86.164 Sekunden. Die Differenz ergibt sich aus der Tatsache, dass die jährliche Umdrehung der Erde um die Sonne in die Berechnung des Tages mit eingeht.)

• Ephemeridensekunde: Der Bruchteil $ {\tfrac {1}{31.556.925{,}9747}} $ des tropischen Jahres am 0. Januar 1900 (= 31. Dezember 1899) um 12 Uhr UT.

Von der alten zur neuen Definition

1938 erbrachten Adolf Scheibe und Udo Adelsberger an der Physikalisch-Technischen Reichsanstalt den Nachweis ihrer 1934 gemachten und nach Ausräumung eigener Bedenken 1935 veröffentlichten, umwälzenden Entdeckung, die Erdrotationsgeschwindigkeit sei nicht konstant. Die astronomische Tageslänge ist wegen der Verlangsamung der Erdrotation (Gezeitenreibung) und einiger unregelmäßiger Änderungen durch Magmaströme zwischen Erdmantel und Erdkern als Grundlage des Zeitnormals schlechter geeignet als die von ihnen damals entwickelten Quarzuhren. Durch die Verlangsamung der Erdrotation verschiebt sich der Sonnentag gegenüber dem Zeittag. Zur Kompensation wurden Schaltsekunden eingeführt, um alle Uhren mit dem zwar nur um Sekundenbruchteile, aber länger werdenden Sonnentag zu synchronisieren.

Abgeleitete Maßeinheiten

Auf die Sekunde können SI-Vorsätze angewendet werden. Die Vorsätze mit positivem Exponenten der zugehörigen Zehnerpotenz sind jedoch nicht üblich. Stattdessen werden die von der Sekunde abgeleiteten und nicht zum SI gehörenden Einheiten Minute, Stunde und Tag verwendet. Das sind in Deutschland gesetzliche Einheiten. Gebräuchliche Teile und Vielfache sind:

• 1 Attosekunde (as)= 0,000 000 000 000 000 001 Sekunden = 10^-18 Sekunden
• 1 Femtosekunde (fs) = 0,000 000 000 000 001 Sekunden = 10^-15 Sekunden
• 1 Pikosekunde (ps) = 0,000 000 000 001 Sekunden = 10^-12 Sekunden
• 1 Nanosekunde (ns) = 1000 Pikosekunden = 0,000 000 001 Sekunden = 10^-9 Sekunden
• 1 Mikrosekunde (µs) = 1000 Nanosekunden = 0,000 001 Sekunden = 10^-6 Sekunden
• 1 Millisekunde (ms) = 1000 Mikrosekunden = 0,001 Sekunden = 10^-3 Sekunden
• 1 Sekunde = 1000 Millisekunden
• 1 Minute = 60 Sekunden
• 1 Stunde = 60 Minuten = 3600 Sekunden
• 1 Tag = 24 Stunden = 1440 Minuten = 86.400 Sekunden

Erste Uhr mit Sekundenzeiger

Im Jahre 1585 konstruierte der Schweizer Mathematiker Jost Bürgi für den Landgrafen Wilhelm IV. von Hessen in Kassel eine Uhr mit drei Zeigern. Neben den Stunden- und Minutenzeigern baute Bürgi der Uhr einen Sekundenzeiger ein. Mit dieser Uhr konnte erstmals die neue Zeiteinheit Sekunde gemessen werden. Jost Bürgi gilt als eigentlicher Erfinder der Sekunde.^[4]

Verwandte Themen

10 Sekunden dargestellt mit einer Langzeitbelichtung einer Armbanduhr

• Bei Uhrwerken unterscheidet man Schleichende und Springende Sekunden.
• Jiffy ist ein nicht näher spezifizierter Bruchteil einer Sekunde.
• Ein Sekundenpendel benötigt pro Halbschwingung eine Sekunde.
• Der Sekundenschlaf ist ein kurzer Müdigkeitsanfall.
• Sekundentakt bezeichnet sowohl eine Tarifform als auch in schneller Folge wiederkehrende Ereignisse.

Trivia

Mit Einführung des französischen Revolutionskalenders 1792, nochmals gültig während der Zeit der Pariser Kommune, wurde zugleich der jüngste Versuch unternommen, die Zeiteinteilung eins 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 nächst höheren Zeiteinheiten (Die Dezimalminute war fast eineinhalb Mal so lang, die Dezimalstunde gar fast zweieinhalb Mal.).

Weblinks

Wiktionary: Sekunde – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Wikiquote: Sekunde – Zitate

• Die Sekundendefinition von 1967 bei der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt
• Zeit – Physikalisch-Technische Bundesanstalt

Einzelnachweise