Másodperc

A másodperc (szekundum) SI-alapegység, az idő mértékegysége, jele: s. (Nem szabványos, de használják még a sec és mp rövidítést is). Hivatalos definíciója: A másodperc az alapállapotú ¹³³Cs atom két hiperfinom energiaszintje közötti átmenetnek megfelelő sugárzás 9 192 631 770 periódusának időtartama.^[1]

A másodperc a metrikus időszámítás alapegysége. A másodperc 60-szorosa a perc, 3600-szorosa az óra, a 86 400-szorosa a nap.

Történet

Hosszabbított ingájú óra, amelynek lengésideje két másodperc

Az anker és a horony szerepe ingaóránál
William Clement találmánya. Az animáció a képre kattintással elindul

A finomabb időbeosztás kialakulása párhuzamosan folyt a naptár fejlődésével. Miután két szívdobbanás közt eltelt idő nagyjából az a legrövidebb tartam, amit az ember minden segédeszköz nélkül érzékelni tud, érthető, hogy művelődésünk kezdetén általában pulzusa segítségével igyekezett az események lefolyásának ütemét, hosszát becsülni, és alapvető időegységként is ezt választotta. Így alakult ki a másodperc mint mérték.

Az óra, perc és másodperc hatvanas váltószáma babilóniai örökség. A sumerek, akik az évet elsőként osztották fel, a nap egységekre osztásában is elsők voltak, sőt azonos elvet alkalmaztak. Ahogyan az évük 12 harmincnapos hónapra oszlott, úgy napjuk 12 kettős órából állott, és azok mindegyikét még további harminc részre osztották. Az egyiptomiak szintén változó hosszúságú időmértéket alkalmaztak. A nappalt és az éjszakát egyaránt 12-12 részre osztották, tekintet nélkül e napszakok periodikusan változó hosszára. Az egyiptomi csillagászok feladatai közé tartozott a dekanok, azaz olyan csillagcsoportok megfigyelése, amelyek felkelésükkel az egyes éjszakai órák kezdetét hírül hozták. Az időszámítás és a vallás összefonódása különösen magas fokot ért el a majáknál, akiknek a kultúrájában az időmérés és naptárkészítés problémája különleges, központi helyet foglalt el. A babilóniaiak időszámítási rendszere nyomán – mint részben már láttuk – az óra a nap 1⁄24 része, a perc az óra 1⁄60-a, a másodperc pedig a perc 1⁄60-a.

A másodpercet régebben a Föld forgásából származtatták: eszerint a másodperc a szoláris középnap 1/86 400-ad része. A szoláris középnap a két delelés között eltelt idő. A delelés időpontja (a napóra) alapján meghatározott idő pontossága +16,2 és −14,2 perc között ingadozik novembertől februárig.

A pontosabb időmérő műszerek megjelenésével sikerült kimutatni, hogy a Föld tengely körüli forgása korántsem olyan egyenletes, mint azt odáig hitték, hanem az év folyamán ingadozik, és végeredményben, noha csak nagyon kis mértékben, de lassul. Mivel kimutatták azt is, hogy a Föld Nap körüli keringésének ideje összehasonlíthatatlanul kisebb eltéréseket mutat, mint a tengely körüli forgásideje, ezért a Nemzetközi Csillagászati Unió (International Astronomical Union – IAU, Union de International Astronomique – UAI) 1956-ban javaslatot tett a másodperc pontosítására.

A másodperc származása

Az órákon kezdetben csak óramutató volt. A mutató neve angolul watch-hand. Huygens és mások munkája (hajszálrugó és ingaóra) tette lehetővé, hogy megbízható percmutatója is legyen az óráknak. Ettől kezdve két nevet kellett használni: az óramutató a clock-hand, a percmutató a minute-hand nevet kapta.

Egy londoni órásmester, William Clement, 1680 körül feltalálta az ankert (a gátlószerkezetet).^[2] Ettől kezdve másodpercmutatót is lehetett használni. Ennek neve second-minute-hand (második percmutató). Neve később rövidült second-hand-re. A másodperc elnevezés ennek értelmében a second („a második”) szóból származik, végső soron a latin secundus származéka.^[3] A görög név ennek tükörfordítása: δευτερόλεπτο (második perc).

Hitelesítés

A Nemzetközi Súly- és Mértékügyi Hivatal (Bureau International des Poids et Mesures, BIPM) az efemerisz idő egységét (efemerisz másodperc) a következőképpen definiálta 1956 októberében:

"A másodperc az 1900. év január 1. 0 óra efemerisz időhöz tartozó tropikus év 1/31 556 925,9747-ed része."

(A csillagászati időszámítás a ténylegesen eltelt időt rögzíti. Ezért itt a hónapok 0-val kezdődnek, és elsejét csak 24 óra elteltével írunk. A 12 óra eltérést az okozza, hogy az időszámítás fordulópontja éjfél, viszont a csillagászok a delelés időtartamát tekintik kezdőpontnak. 1900. január 0-a 12 óra tehát polgári időszámítás szerint 1900. január 1-je 0 óra.) (Tropikus éven azt az időtartamot értjük, ami alatt a Nap látszólagos évi mozgásának pályáján (az Ekliptikán) tavaszponttól tavaszpontig halad. Itt az égi Egyenlítőt délről északi irányba haladva metszi.)

E szabvány tehát a másodpercet mint a Föld meghatározott dátumhoz tartozó keringési idejének adott hányadát értelmezi. Definíció szerint 1900. január 0-án 12 óra efemerisz időben abban a pillanatban volt, amikor a Nap ekliptikai hosszúsága abban az évben 279° 41'48,05"-et tett ki. A fenti meghatározást a Nemzetközi Csillagászati Unió (IAU) 1958-ban fogadta el.

1960-ban bevezették az efemerisz másodpercet, amelyet a tropikus év hosszából származtattak. Ez az időszámítás már pontosabb. A Föld Nap körüli pályáján +0,03 és -0,03 másodpercet tér el az egyenletesen múló időhöz képest; májusban siet, októberben késik.

A tudományos igények növekedése szükségessé tette a másodperc fogalmának az eddigieknél nagyobb pontosságú és a csillagászati jelenségektől független meghatározását. Így jött létre a 13. Általános Súly- és Mértékügyi Konferencia (Conférence Générale des Poids et Mesures – CGPM) 1967-ben hozott döntése értelmében az a meghatározás, hogy:

A másodperc az alapállapotú ¹³³Cs atom két hiperfinom energiaszintje közötti átmenetnek megfelelő sugárzás 9 192 631 770 periódusának időtartama.^[1]

1987-ben a 18. Általános Súly- és Mértékügyi Értekezleten kiegészítették azzal, hogy a céziumatomnak nyugalmi állapotban kell lennie és mindenféle mágneses és elektromos zavarást ki kell szűrni. 1997-ben még egy kiegészítés történt, mely szerint a céziumatomnak nyugalomban, 0 kelvinen kell lennie a méréskor.

Törtrészei

Jele	Elnevezése	Értéke tizedestörttel	Értéke normálalakú számmal
–	tizedmásodperc	0,1 s	10−1 s
–	századmásodperc	0,01 s	10−2 s
ms	milliszekundum (ezredmásodperc)	0,001 s	10−3 s
μs	mikroszekundum (milliomod másodperc)	0,000 001 s	10−6 s
ns	nanoszekundum	0,000 000 001 s	10−9 s
ps	pikoszekundum	0,000 000 000 001 s	10−12 s
fs	femtoszekundum	0,000 000 000 000 001 s	10−15 s
as	attoszekundum	0,000 000 000 000 000 001 s	10−18 s

A másodpercen alapuló származtatott mértékegységek

Külön névvel rendelkező SI-mértékegységek

Mennyiség	Mértékegység
	neve	jele	értelmezése	az SI alapegységekkel	„névadója”
Frekvencia	hertz	Hz	Hz = 1/s	s−1	Heinrich Hertz
Aktivitás	becquerel	Bq	Bq = 1/s	s−1	Henri Becquerel
Elektromos töltés	coulomb	C	C = A·s	A·s	Charles Coulomb
Erő	newton	N	N = kg·m/s²	kg·m·s−2	Isaac Newton
Nyomás	pascal	Pa	Pa = N/m²	kg·m−1·s−2	Blaise Pascal
Energia, munka, hő	joule	J	J = N·m	kg·m²·s−2	James Prescott Joule
Teljesítmény	watt	W	W = J/s	kg·m²·s−3	James Watt
Elnyelt sugárdózis	gray	Gy	Gy = J/kg	m²·s−2	Louis Harold Gray
Dózisegyenérték	sievert	Sv	Sv = J/kg	m²·s−2	Rolf Maximilian Sievert
Elektromos feszültség	volt	V	V = J/C	kg·m²·s−3·A−1	Alessandro Volta
Elektromos kapacitás	farad	F	F = C/V	kg−1·m−2·s4·A²	Michael Faraday
Elektromos ellenállás	ohm	Ω	Ω = V/A	kg·m²·s−3·A−2	Georg Simon Ohm
Elektromos vezetőképesség	siemens	S	S = A/V	kg−1·m−2·s3·A²	Werner von Siemens
Mágneses fluxus	weber	Wb	Wb = V·s	kg·m²·s−2·A−1	Wilhelm Eduard Weber
Mágneses indukció	tesla	T	T = Wb/m²	kg·s−2·A−1	Nikola Tesla
Induktivitás	henry	H	H = Wb/A	kg·m²·s−2·A−2	Joseph Henry
Katalitikus aktivitás	katal	kat	kat = mol/s	mol·s−1	–

Külön névvel nem rendelkező SI-mértékegységek (válogatás)

Mennyiség	Mértékegység
	neve	jele	az SI alapegységekkel
Sebesség	méter per másodperc	m/s	m·s−1
Szögsebesség	radián per másodperc	rad/s	s−1
Gyorsulás	méter per másodperc a négyzeten	m/s²	m·s−2
Szöggyorsulás	radián per másodperc a négyzeten	rad/s²	s−2
Lendület	kilogrammszor méter per másodperc	kg·m/s	kg·m·s−1
Perdület	kilogrammszor méter a négyzeten per másodperc	kg·m²/s	kg·m²·s−1
Vízhozam	köbméter per másodperc	m3/s	m3·s−1
Dinamikai viszkozitás	pascalszor másodperc	Pa·s	kg·m−1·s−1
Kinematikai viszkozitás	négyzetméter per másodperc	m²/s	m²·s−1

Nem SI-mértékegységek (válogatás)

Mennyiség	Mértékegység
	neve	jele	angolszász jelölése
Adatátviteli sebesség	bit per másodperc (bits per second)	bit/s	bps
Képváltási gyakoriság	kép per másodperc (frames per second)	1/s	fps

Kapcsolódó szócikkek

• Századmásodperc
• Milliszekundum
• Mikroszekundum
• Nanoszekundum
• Fénymásodperc – az a távolság, amit a fény egy másodperc alatt megtesz

Jegyzetek

1. ifj. Zátonyi Sándor: Fizikakönyv – másodperc (Hozzáférés: 2020. november 6.)
2. Egyszer bolt: Órások és óraboltok. 1xbolt.blogspot.hu, 2012. (Hozzáférés: 2012. június 16.)
3. The seconds pendulum. roma1.infn.it, 2005. (Hozzáférés: 2012. június 16.)

Források

• 1991. évi XLV. törvény a mérésügyről (a végrehajtásáról szóló 127/1991. (X. 9.) Korm. rendelettel egységes szerkezetben)

• Fizikaportál • összefoglaló, színes tartalomajánló lap