一秒多長誰決定的? 統一「國際秒」全靠這個原子

文/阿雜

阿雜覺得人類的發展史上,除了文字跟輪子很重要之外,時間觀也是一件極重要的事。在群體的生活中,每個人都要有時間的概念(想像一下光是跟朋友約看電影結果他遲到半小時都可以毀天滅地ㄌ),才有可能大規模的一起合作同一件事,文明才能慢慢的接續發展。

那麼那麼,大家有沒有想過,一秒鐘具體到底是多長呢?

一、什麼是秒

雖然這個問題好像有點白癡,但我喜歡先從基本的慢慢介紹。

首先,秒是國際單位制的7個基本單位之一。那什麼是國際單位制呢?

國際單位制(法語:Système International d’Unités,簡稱SI),源於公制(又稱公尺制),是世界上最普遍採用的標準度量系統。

▲▼手錶。(示意圖/取自免費圖庫Pixabay)
▲時間的出現讓大家能合作,文明才能慢慢的接續發展。(示意圖/取自免費圖庫Pixabay)

順帶一提,法國在1799年開始使用公制,是第一個使用公制的國家。

而美國是現今工業化國家中唯一未將國際單位制定義為官方量度系統的國家。美國跟英國習慣用英制單位,但美國用的又叫美式英制,關於度量衡的發展這部分其實蠻有趣的,但本集重點放在秒上面所以先不多討論其他哈哈。

總之,基本單位是一系列由物理學家訂定的基本標準單位,而秒的定義在西元1000至1960年之間,是平均太陽日的1/86,400(在一些天文及法律的定義中仍然適用)。在1960至1967年之間,定義為1960年地球自轉一周時間的1/86,400。

咦?兩者有什麼差別嗎?

其實有一點點點點的不一樣喔。

二、太陽日?恆星日?

平均太陽日是太陽連續兩次經過同一子午線的時間間隔,而六零年代用的定義是地球自轉的時間(所謂的恆星日)。

因為地球軌道跟距離還有自轉速度等等的複雜原因,所以兩者會產生小小小小的誤差,例如:1恆星日=23.9344696 小時。

嗯說著說著有點複雜,沒關係,只要記住就是因為這些原因所以導致有閏年或閏秒的產生喔!

▲▼手錶。(示意圖/取自免費圖庫Pixabay)
▲太陽日與恆星日之間小小的誤差是閏年或閏秒產生的原因。(示意圖/取自免費圖庫Pixabay)

但是各位有沒有發現,這種用星球轉的時間來定義的秒很不穩定呢,雖然都是小小的誤差但不能小看呀,因為在現代非常精細的運算中累積起來會產生很大的問題!

所以後來科學家們決定用更穩定的方式來定義所謂的「國際秒」,因此在1967年召開的第13屆國際度量衡大會對秒的定義是:

銫133原子基態的兩個超精細能階間躍遷,對應輻射的9,192,631,770個週期的持續時間。這個定義提到的銫原子必須在絕對零度時是靜止的,而且在地面上的環境是零磁場。

在這樣的情況下被定義的秒,與天文學上的曆書時所定義的秒是等效的。

哈哈哈怎麼感覺更複雜了,但還是要謝謝物理學家們用原子的特性來定義確實可以更精準啦。

為什麼用銫?因為銫133激發所得的振盪是時間單位最可靠的保持者,不易受環境變化影響,所以說我們生活中習以為常的「秒」的歷史來頭可是很大的喔!

題外話:

一天= 二十四小時= 一千四百四十分鐘= 八萬六千四百秒

秒用的六十進位法最早可以追溯到西元前美索布達米亞平原上的巴比倫人( Babylonians ),而最早可以顯示秒的時鐘出現在十六世紀的後半喔!


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關鍵字: 阿雜時間文明時鐘時刻時間觀時間概念一秒鐘有多長

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