Seconda volta)

Secondo
Questa animazione rappresenta un fulmine che si verifica una volta al secondo.
Flashingsecond.gif Questa animazione rappresenta un fulmine che si verifica una volta al secondo.
Informazione
Sistema Unità base del Sistema Internazionale
Unità di ... Tempo
Simbolo S

Il secondo è un'unità di misura del tempo del simbolo s (nessun punto abbreviato). Qualitativamente, ha una durata pari alla sessantesima parte del minuto , essendo il minuto stesso la sessantesima parte dell'ora . È inoltre l' etimologia della parola che deriva dalla francesizzazione abbreviata dell'espressione minutum secunda in latino medievale, che letteralmente significa minuto di secondo rango , cioè seconda divisione dell'ora .

Questa è una delle unità di base del Sistema Internazionale (SI) e del sistema CGS . Quantitativamente, il secondo SI è definito dalla lunghezza di un numero di oscillazioni (esattamente 9 192 631 770) legate ad un fenomeno fisico riguardante l' atomo di cesio . La misurazione e il conteggio di queste oscillazioni vengono effettuati da orologi atomici .

Base a scelta 60

Fin dall'inizio del II °  millennio aC. DC , i Mesopotamici contavano in base 60 usando una posizione di conteggio derivata dal sistema di numerazione di tipo additivo e dalla base mista dei Sumeri . Questo sistema è generalmente associato alla civiltà babilonese , che occupò la Mesopotamia meridionale dopo il 1800 e fino all'inizio della nostra era. Questa base ha attraversato i secoli: si trova oggi nella notazione degli angoli in gradi ( 360 ° = 6 × 60 ° ) o nella divisione del tempo ( 1 ora = 60 minuti = 60 2 secondi ).

Standard di misurazione del tempo

La definizione della seconda, l'unità di tempo nel Sistema Internazionale , è stata stabilita in base alle conoscenze e alle possibilità tecniche di ogni epoca dalla prima Conferenza Generale su Pesi e Misure nel 1889.

“Il secondo, il simbolo s, è l'unità SI del tempo. Si definisce assumendo il valore numerico fisso della frequenza del cesio, la frequenza della transizione iperfina dello stato fondamentale dell'atomo di cesio 133 indisturbato, pari a 9192 631 770 quando espressa in Hz, unità pari a s -1  .

Questa definizione implica la relazione esatta = 9 192 631 770  Hz . Invertendo questa relazione, la seconda si esprime in funzione della costante  :

o

Da questa definizione risulta che il secondo è uguale alla durata di 9.192.631.770 periodi della radiazione corrispondenti alla transizione tra i due livelli iperfini dello stato fondamentale dell'atomo di cesio 133 indisturbato. "

Il secondo, uno standard per misurare il tempo, è quindi un multiplo del periodo dell'onda emessa da un atomo di cesio 133 quando uno dei suoi elettroni cambia livello di energia . Si è così passati da definizioni, in modo discendente , in cui la seconda risulta dalla divisione di un intervallo di durata nota in intervalli più piccoli, a una definizione ascendente dove il secondo è un multiplo di un intervallo più piccolo.

Nella sua sessione del 1997, il Comitato Internazionale ha confermato che la definizione del secondo si riferisce ad un atomo di cesio ad una temperatura di 0  K , vale a dire lo zero assoluto . Quest'ultima precisione sottolinea il fatto che a 300  K la transizione in questione subisce, rispetto al suo valore teorico, uno spostamento di frequenza dovuto agli effetti della radiazione del corpo nero . Questa correzione è stata apportata agli standard di frequenza primaria e quindi al TAI ( International Atomic Time ) dal 1997 , quando ha cessato di essere trascurabile rispetto ad altre fonti di incertezza.

Oggi abbiamo una precisione fino alla quattordicesima cifra  decimale ( 10-14 ). La precisione e la stabilità della cosiddetta scala TAI ottenuta principalmente da orologi a getto di cesio atomico sono circa 100.000 volte maggiori di quelle del tempo delle effemeridi . È, inoltre, l' unità più precisamente nota del SI .

Unità derivate

Unità e simboli standardizzati nel SI

I prefissi del Sistema Internazionale di Unità consentono la creazione di multipli decimali e sottomultipli del secondo. Mentre i sottomultipli decimali (millisecondi, microsecondi, nanosecondi, ecc.) Sono usati abbastanza frequentemente, i multipli (kilosecondi ( ks ) per 1000 secondi, megasecondi, ecc.) Sono usati molto raramente, multipli di 60 ( minuto , ora ) poi 24 ( giorno ) essendo preferito a loro.

I multipli del secondo in uso con il Sistema Internazionale sono:

Unità usuali e notazioni derivate dal SI

Ci sono altre unità usuali non descritte nel SI , ma derivate da esso:

Valutazioni sbagliate

L'uso di uno o due primi (caratteri "′" e "″") come rispettivi simboli del minuto e del secondo temporale non è corretto, questi segni designano il minuto e il secondo d'arco, suddivisioni del grado d 'arco .

Allo stesso modo, non è corretto utilizzare abbreviazioni per simboli e nomi di unità, come "sec" (per "s" o "secondo").

Multipli e sottomultipli

I prefissi del Sistema Internazionale di Unità consentono la creazione di multipli decimali e sottomultipli del secondo. Come indicato sopra, i sottomultipli sono usati frequentemente a differenza dei multipli.

Ecco la tabella dei multipli e dei sottomultipli del secondo:

10  N Nome Simbolo Quantità
10 24 yottasecond Ys Quadrilioni
10 21 zettasecond Zs Trilliard
10 18 exasecond È Trilioni
10 15 petasecond Ps Biliardo
10 12 terasecond Ts Trilioni
10 9 gigasecond Gs Miliardi
10 6 mega secondo SM Milioni
10 3 chilosecondo ks Mille
10 2 ettosecondo hs Cento
10 1 decasecondi das Dieci
1 secondo S UN
10 −1 decisivo ds Decimo
10 −2 centisecondo cs Centesimo
10 −3 millisecondo SM Millesimo
10 −6 microsecondo μs Milionesimo
10 −9 nanosecondi ns Miliardesimo
10 −12 picosecondo ps Miliardesimo
10 −15 femtosecondo fs Biliardo
10 −18 attosecondo asso Trilionesimo
10 −21 zeptosecond zs Trilliardth
10 −24 yoctosecond ys Quadrilionesimo

Ordini di grandezza

Possiamo notare che l'età dell'universo, espressa in secondi, è vicina a 4,3 × 10 17  s , il che dà poco senso alle durate molto più grandi espresse in zettasecondi o yottasecondi.

Allo stesso modo, un miliardo di secondi corrisponde approssimativamente a 31 anni 8 mesi e 8 giorni, più parlando a misura d'uomo.

Al contrario, nel campo della durata estremamente breve, il Max Planck Institute of Quantum Optics  (in) ha misurato nel 2004 il tempo di viaggio degli elettroni eccitati dagli impulsi 250 di attosecondi laser ultravioletti; posizione misurata ogni 100 attosecondi, corrispondente a 1 × 10 −16  s - per confronto, un attosecondo sta a un secondo quello che un secondo sta a circa 31,54 miliardi di anni. Per avere un'idea migliore della prodezza, nel modello di Niels Bohr dell'atomo di idrogeno , l' orbita di un elettrone attorno al nucleo dura 150 attosecondi (ma gli attuali modelli atomici considerano che l'elettrone non ruota).

Il Max Born Institute for Nonlinear Optics and Spectroscopy (MBI) di Berlino nel 2010 ha stabilito il record per la più bassa durata dell'impulso controllabile, raggiungendo la durata di 12 attosecondi.

Le unità di tempo più piccole, zeptosecond e yoctosecond, possono ancora avere senso su scala subatomica, ma non sono misurabili con gli strumenti attuali.

Altre unità di tempo non lineari usuali

Altre unità usuali non corrispondono a un numero preciso di secondi, e quindi non sono unità di tempo nel SI, né ne derivano direttamente poiché sono solo approssimazioni nel proprio sistema non lineare, di durata reale in secondi IF:

Tuttavia, in molti paesi, l' ora legale in un giorno di calendario è ora determinata da una durata espressa in ore, minuti e secondi del SI: il riaggiustamento dei giorni di calendario con i giorni solari viene fatto oggi di volta in volta nella media secondi intercalari , inseriti o cancellati in determinate date alla fine della giornata (in modo che i giorni di calendario legali siano spesso 24 ore nel SI, ma alcuni giorni vengono accorciati o aumentati di uno o due secondi nel SI). Ciò ha permesso di eliminare in molti campi l'uso dei secondi, dei minuti e delle ore solari tradizionali, e anche quello dei secondi, dei minuti e delle ore del calendario, a costo di rendere più complessa la durata legale di un giorno di calendario.

prospettiva

Standard di misurazione della frequenza e del tempo

I recenti sviluppi dell'orologio atomico, basati su transizioni elettroniche a frequenze ottiche, hanno permesso di costruire orologi più stabili dei migliori orologi a getto di cesio . Nel corso della 24 ° Conferenza Generale dei Pesi e delle Misure , sono stati aggiunti questi atomi e le loro frequenze alle rappresentazioni secondarie del secondo.

Secondo le pubblicazioni sulle prestazioni di questi standard di frequenza (inclusa la natura diluglio 2013), questi orologi potrebbero in futuro portare a una nuova definizione del secondo.

Note e riferimenti

Appunti

  1. Un giorno di 24  ore corrisponde a 24 × 60 × 60 = 86.400 secondi .
  2. Cfr. Atomo

Riferimenti

  1. SI Opuscolo 2019 , p.  18
  2. SI Opuscolo 2019 , p.  18
  3. Unità di misura: il SI
  4. Brochure SI 2019 , p.  33
  5. Brochure SI 2019 , p.  33
  6. Afnor X 02-003 - Standard fondamentali - Principi di scrittura di numeri, quantità, unità e simboli - § 6.4: "In nessun caso le abbreviazioni devono essere sostituite a questi simboli, anche se possono sembrare logici o coerenti, o sostituire un simbolo con un altro ". :
    Nome Simbolo Non scrivere
    Unità di tempo secondo S secco, "
    minuto min mn, "
    Unità d'angolo secondo (arco o angolo) " S
    minuto (arco o angolo) ' min
  7. Brochure SI 2019 , p.  35
  8. La scala lunga usata qui è il riferimento nei paesi di lingua francese, in particolare in Francia, Canada e in generale in Europa (tranne la Gran Bretagna).
    La scala corta è utilizzata principalmente da Stati Uniti d'America, Brasile, Gran Bretagna e altri paesi di lingua inglese (eccetto il Canada).
  9. (in) Movimenti elettronici fissati alla frazione di secondo , Nature 427, 26 febbraio 2004
  10. Dopo oltre 15 anni di attività, il servizio di monitoraggio www.bulletins-electroniques.com gestito da ADIT si è interrotto alla fine di giugno 2015.
  11. Risoluzione 8 del 24 °  CPGM (2011)
  12. Realizzazione pratica delle definizioni delle unità principali , BIPM, 30 novembre 2018
  13. (in) Realizzazione sperimentale di un secondo ottico con orologi a reticolo di stronzio , Nature Communications 4 luglio 2013

Appendici

Bibliografia

Articoli Correlati

link esterno