Что такое секунда: эволюция определения единицы времени

Секунда — базовая единица времени в системе СИ, равная 9 192 631 770 периодам излучения атома цезия-133. Разберём, что такое секунда и как менялись подходы к её измерению на протяжении истории.

Современное определение

В настоящее время секунда (обозначение: с, s) является одной из семи основных единиц Международной системы единиц (СИ). Согласно действующему стандарту, она определяется как интервал времени, равный ровно 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133.

Это определение заменило астрономические методы, так как вращение Земли непостоянно, а атомные процессы отличаются исключительной стабильностью.

История измерения времени

Эволюция определения секунды прошла несколько ключевых этапов, от наблюдения за небесными телами до использования квантовых переходов.

Астрономическая эра

Само слово происходит от латинского secundus («второй», «следующий»), что связано с делением часа на минуты и секунды. Начиная примерно с 1000 года, когда термин впервые использовал Аль-Бируни, и вплоть до середины XX века секунда определялась как 1/86 400 часть средних солнечных суток. В 1644 году Марен Мерсенн впервые предложил использовать маятник для более точного отсчёта.

Эфемеридная секунда

Из-за неравномерности вращения Земли в 1950-х годах было предложено новое определение, основанное на орбитальном движении Земли вокруг Солнца (эфемеридное время), которое не зависело от суточного вращения планеты.

Атомная эра

Идея использования атомных колебаний для измерения времени была высказана лордом Кельвином ещё в 1870-х годах, но реализована лишь с созданием первых цезиевых часов в 1955 году. В 1967 году XIII Генеральная конференция по мерам и весам официально закрепила атомное определение секунды, отвязав единицу времени от астрономических явлений.

Будущее стандарта

Наука не стоит на месте, и текущее цезиевое определение может быть пересмотрено. Международное бюро мер и весов рассматривает возможность перехода на оптические атомные часы, которые обеспечивают ещё более высокую точность. Этот переход планируется реализовать к 2030–2035 годам.