Quelltext der Seite Sekunde

{{Begriffsklärungshinweis}}
{{Infobox Physikalische Einheit
| Name             = Sekunde
| Einheitenzeichen = <math>\mathrm{s}</math>
| PhysGröße        = [[Zeit]]
| Formelzeichen    = <math>t</math>
| Dimension        = <math>\mathsf{T}</math>
| System           = SIB CGS MKfS
| SI               = [[Internationales Einheitensystem#SI-Basiseinheiten|Basiseinheit]]
| CGS              = Basiseinheit
| BenanntNach      = {{laS|pars minuta secunda}} ‚zweiter verminderter Teil‘
| SieheAuch        = [[Jahr]], [[Monat]], [[Tag]], [[Stunde]], [[Minute]], [[Tertie (Zeiteinheit)|Tertie]]
}}
[[Datei:Montinari Milano.jpg|mini|Zehn Sekunden dargestellt mit einer Langzeitbelichtung einer Armbanduhr]]

Die '''Sekunde''' ([[Einheitenzeichen]]: '''s''') ist die [[Internationales Einheitensystem|SI]]-[[Basisgröße|Basiseinheit]] der [[Zeit]]. Die Unterteilung der [[Stunde]] in 60 [[Minute]]n zu je 60 Sekunden findet sich bereits um das Jahr 1000 in einer Schrift von [[al-Bīrūnī]].<ref name="al-Biruni" /> Als ''Secunda'' von {{laS|pars minuta secunda}} (‚zweiter verminderter Teil‘) ist sie seit dem 13.&nbsp;Jahrhundert bekannt. Im Jahre 1585 konstruierte [[Jost Bürgi]] erstmals eine Uhr mit Sekundenzeiger.<ref>Schweizerische Physikalische Gesellschaft: ''{{Webarchiv|url=http://www.sps.ch/artikel/physik_anekdoten/jost_buergi_erfand_nicht_nur_die_sekunde_5/ |wayback=20141011000719 |text=Jost Bürgi erfand nicht nur die Sekunde. }}'' Auf: ''sps.ch.''</ref>

== Definition ==
=== {{Anker|Aktuelle Definition}} Heutige Definition ===
Seit 1967 ist eine Sekunde das 9.192.631.770-fache der [[Periodendauer]] der [[Strahlung]], die dem Übergang zwischen den beiden [[Hyperfeinstruktur#Anwendungen|Hyperfeinstrukturniveaus]] des [[Grundzustand]]es von [[Atom]]en des [[Nuklid]]s <sup>133</sup>[[Caesium|Cs]] entspricht.<ref name="CGPM1967-1" /><ref name="SI" /> Mit der [[Internationales Einheitensystem#Neudefinition2019|Revision des SI im Jahr 2019]] durch die 26. [[Generalkonferenz für Maß und Gewicht]]<ref name="def-si-2019" /> wurde der genaue Wortlaut der Definition geändert,<ref name="def-allebasis-PTB" /> inhaltlich blieb die Definition der Sekunde jedoch bestehen.

:<math>\Delta\nu_\mathrm{Cs} = 9\,192\,631\,770\;\mathrm{Hz}</math> (exakt)
daraus folgt
:<math>1 \;\mathrm{s} = \frac{9\,192\,631\,770}{\Delta\nu_\mathrm{Cs}}</math>

Definitionsgemäß ist die Sekunde also ein bestimmtes ganzzahliges Vielfaches der Periode einer [[Mikrowellen|Mikrowelle]], die mit einem ausgewählten Niveauübergang im [[Caesium]]&shy;atom in [[Resonanz]] ist. Daher wird sie als '''Atomsekunde''' bezeichnet. [[Atomuhr]]en basieren auf der Beobachtung dieses Übergangs. Ihre [[Präzision]] wurde seit 1967 noch um mehr als vier Zehnerpotenzen<ref name="CGPM1967-report-redef" /> auf 10<sup>−16</sup> gesteigert.<ref name="CGPM2018-report-CTF" />

=== Frühere Definitionen ===
Solange man von einer gleichmäßigen [[Erdrotation]] ausging, war die Sekunde der sechzigste Teil einer Minute des in 24 Stunden zu 60 Minuten eingeteilten Tages.

Um 1885 stellte [[Karl Friedrich Küstner]] (Bonner Sternwarte) fest, dass die Rotationsachse der Erde eine [[Polbewegung]] von 5 bis 10 Meter durchführt. Genauer wurde dies von [[Richard Schumann]] ([[Technische Universität Wien|TU Wien]]) und [[Seth Carlo Chandler]] ([[Harvard University|Harvard]]) analysiert und war der erste Hinweis darauf, dass sich auch die [[Erdrotation|Rotationsdauer]] selbst verändert. Man konnte es aber mit den damals besten Uhren (Abweichung 0,05 Sekunden pro Tag) noch nicht nachweisen.

Dies gelang erst [[Adolf Scheibe]] und [[Udo Adelsberger]] 1934 an der [[Physikalisch-Technische Reichsanstalt|Physikalisch-Technischen Reichsanstalt]]. Nach Ausräumung eigener Bedenken publizierten sie die Ergebnisse 1935 und präzisierten sie durch die von ihnen entwickelte [[Quarzuhr]]. Ab etwa 1950 wurde klar, dass die laufend verbesserten Quarzuhren ein besseres [[Zeitnormal]] wären als die Erdrotation. Die [[Siderischer Tag|astronomische Tageslänge]] vergrößert sich nicht nur allmählich wegen der [[Gezeitenreibung]], sondern zeigt auch unregelmäßige Änderungen durch [[Magma]]&shy;ströme zwischen [[Erdmantel]] und [[Erdkern]]. Durch die Verlangsamung der Erdrotation verschiebt sich der Sonnentag gegenüber einem völlig gleichmäßigen Zeitmaß. Zur Kompensation muss alle zwei bis fünf Jahre eine [[Schaltsekunde]] eingefügt werden, um alle Uhren mit dem um einige Sekundenbruchteile länger werdenden Sonnentag zu synchronisieren.

Bis 1967 beruhte die Sekunde auf astronomischen Messungen:
* [[Sonnensekunde]] (bis in die 1950er Jahre): Der Bruchteil {{Bruch|86&thinsp;400}} des mittleren [[Sonnentag]]es. Diese Festlegung wurde eingeführt, damit ein durchschnittlicher Sonnentag 24&nbsp;·&nbsp;60&nbsp;·&nbsp;60 Sekunden lang ist. Das entspricht der Zeit, nach der eine fiktive ''[[mittlere Sonne]]'' wieder an gleicher Stelle steht. (Der Sonnentag ist ca. 4 Minuten länger als die Rotationsdauer der Erde, weil sich die Erde während des Tages um die Sonne bewegt und es daher etwas länger dauert, bis ein Punkt auf der Erde wieder zur Sonne gerichtet ist.)
* [[Ephemeridensekunde]]: Der Bruchteil {{Bruch|31&thinsp;556&thinsp;925,9747}} des [[Tropisches Jahr|tropischen Jahres]] am 0.&nbsp;Januar 1900 (=&nbsp;31.&nbsp;Dezember 1899) um 12&nbsp;Uhr [[Universal Time|UT]].<!-- Nicht Bruchteil des tropischen Jahres 1900, siehe Erläuterung im Artikel Ephemeridensekunde --> Er bezieht sich auf das damalige Verhältnis zwischen Jahresdauer und [[Erdrotation]]. Die Ephimeridensekunde wurde 1956 vom [[Internationales Büro für Maß und Gewicht#Internationales Komitee|Internationalen Komitee für Maß und Gewicht (CIPM)]] als Sekunde definiert.<ref name="SI" /><ref name="CGPM1960-9" />

=== Zukünftige Entwicklungen ===

Die [[Präzision]], mit der die Sekunde realisiert werden kann (Stand 2018: ca.&nbsp;10<sup>−16</sup>),<ref name="CGPM2018-report-CTF" /> begrenzt die erreichbare Genauigkeit von Zeitmessungen in der Einheit „Sekunde“.<ref name="SI9-A4T1" /> Mittlerweile sind Uhren entwickelt worden, die nicht auf Caesium-Atomen basieren und um bis zu zwei [[Größenordnung]]en präziser sind.<ref name="CGPM2018-report-CTF" /><ref name="CGPM2022-5" /> Mit solchen Uhren als primärer Referenz ließen sich noch genauere Zeitmessungen erreichen. Voraussetzung dafür wäre eine Umdefinition der Maßeinheit.<ref name="CCU-22" /> Dies könnte 2030 geschehen.<ref name="CGPM2022-5" />

== {{Anker|Abgeleitete Maßeinheiten}}Mit der Sekunde zusammenhängende Einheiten ==
Die Einheit Sekunde ist mit verschiedenen [[Vorsätze für Maßeinheiten|Vorsätzen für Maßeinheiten]] ([[SI-Präfix]]e) in Verwendung, beispielsweise:

{| class="wikitable"
! Präfix-Schreibweise
! Bezeichnung
! Dezimal
|-
| 1&nbsp;zs || '''Zeptosekunde'''{{Anker|Zeptosekunde}}|| align="right" | 0,000 000 000 000 000 000 001 s
|-
| 1&nbsp;as || '''Attosekunde'''{{Anker|Attosekunde}}|| align="right" | 0,000 000 000 000 000 001 s
|-
| 1&nbsp;fs || '''Femtosekunde'''{{Anker|Femtosekunde}}|| align="right" | 0,000 000 000 000 001 s
|-
| 1&nbsp;ps || '''Pikosekunde'''{{Anker|Picosekunde}}|| align="right" | 0,000 000 000 001 s
|-
| 1&nbsp;ns || '''Nanosekunde'''{{Anker|Nanosekunde}}|| align="right" | 0,000 000 001 s
|-
| 1&nbsp;μs || '''Mikrosekunde'''{{Anker|Mikrosekunde}}|| align="right" | 0,000 001 s
|-
| 1&nbsp;ms || '''Millisekunde'''{{Anker|Millisekunde}}|| align="right" | 0,001 s
|}

Als größere Zeiteinheiten sind [[Minute]], [[Stunde]] und [[Tag]] üblich und in der Europäischen Union und der Schweiz [[Gesetzliche Einheit|gesetzliche Maßeinheiten]]. Vergrößernde SI-Vorsätze wie „Megasekunde“ (=&nbsp;1&nbsp;000&nbsp;000&nbsp;s = 11&nbsp;Tage 13&nbsp;h&nbsp;46&nbsp;min&nbsp;40&nbsp;s) sind zwar zulässig, aber sehr unüblich.

Von der Sekunde abgeleitet sind die Einheiten „[[Hertz (Einheit)|Hertz]]“ (1&nbsp;Hz&nbsp;=&nbsp;1&nbsp;s<sup>−1</sup>) für periodische Ereignisse und „[[Becquerel (Einheit)|Becquerel]]“ (1&nbsp;Bq&nbsp;=&nbsp;1&nbsp;s<sup>−1</sup>) für (Radio-)[[Aktivität (Physik)|Aktivität]].

== Trivia ==
Mit Einführung des [[Französischer Revolutionskalender|französischen Revolutionskalenders]] 1792 wurde der Versuch unternommen, die Einteilung eines Tages auf das [[Dezimalsystem]] umzustellen. Ein Tag wurde in zehn Stunden geteilt, eine Stunde in einhundert Minuten und eine Minute in einhundert Sekunden. Demnach hatte ein Tag 100&thinsp;000 Sekunden gegenüber 86&thinsp;400 Sekunden herkömmlicher Bestimmung. Für die kleinste Zeiteinheit war diese [[Dezimalzeit]] von unmerklicher Auswirkung, da sie lediglich um etwa 15 % kürzer war. Die Auswirkungen auf die beiden nächsthöheren Zeiteinheiten waren deutlich stärker. Die Dezimalminute war fast eineinhalb Mal so lang, die Dezimalstunde fast zweieinhalb Mal so lang.

Eine Sekunde kann [[Sexagesimalsystem|hexagesimal]] in sechzig kleine Zeiteinheiten, die [[Tertie (Zeiteinheit)|Tertien]], unterteilt werden. Dies ist aber völlig ungebräuchlich.

== Siehe auch ==
* [[Sekundenpendel]]
* [[Liste von Größenordnungen der Zeit]]

== Weblinks ==
{{Wiktionary}}
* {{Internetquelle
   |url=https://www.bipm.org/metrology/time-frequency/units.html
   |titel=unit of time (second)
   |hrsg=[[Internationales Büro für Maß und Gewicht|BIPM]]
   |sprache=en
   |abruf=2019-08-02}} Wortlaut der Definition der Sekunde
* Physikalisch-Technische Bundesanstalt: ''[http://www.ptb.de/cms/fachabteilungen/abt4/fb-44/ag-441/realisierung-der-si-sekunde/die-geschichte-der-zeiteinheit.html#c3500 Die Sekundendefinition von 1967.]'' Auf: ''ptb.de.''
* Physikalisch-Technische Bundesanstalt: ''[http://www.ptb.de/cms/index.php?id=156 Zeit und Frequenz.]'' Auf: ''ptb.de.''
* Physikalisch-Technische Bundesanstalt: ''[https://public.ptb.de/files/download/59ef10144c918497222d9bb7 50 Jahre atomare Definition der Sekunde.]'' Auf: ''ptb.de.'' Sonderheft der PTB-Mitteilungen (PDF; 2,44&nbsp;MB), darin u.&nbsp;a.:<br />Johannes Graf: ''Die zweite Teilung der Stunde. Zur Geschichte der Sekunde.''<br />Andreas Bauch: ''Atomare Definition der Zeiteinheit 1967–2017.''

== Einzelnachweise ==
<references>
<ref name="al-Biruni">
C. E. Sachau: ''The chronology of ancient nations. An English version of the Arabic text of the Athâr-ul-Bâkiya of [[al-Bīrūnī|Albîrûnî]], or “Vestiges of the Past”.'' London 1879, [http://books.google.com/?id=pFIEAAAAIAAJ&pg=PA147#v=onepage S. 147–149.]
</ref>
<ref name="CCU-22">
{{Internetquelle
 |url=https://www.bipm.org/documents/20126/27314043/22nd+meeting.pdf/72f6c2d7-a1ef-5da8-ffe6-e3361fedc039
 |titel=Consulting Committee for Units (CCU), Report of the 22nd meeting
 |titelerg=Kapitel 11.1: Conditions and timeline for the redefinition of the second
 |werk=
 |hrsg=[[Internationales Büro für Maß und Gewicht|Bureau International des Poids et Mesures]]
 |datum=2016-06-16
 |sprache=en
 |abruf=2021-06-06
}}
</ref>
<ref name="def-si-2019">
{{Internetquelle
 |url=https://www.bipm.org/en/committees/cg/cgpm/26-2018/resolution-1
 |titel=Resolution 1 of the 26th CGPM. On the revision of the International System of Units (SI)
 |titelerg=
 |werk=
 |hrsg=[[Internationales Büro für Maß und Gewicht|Bureau International des Poids et Mesures]]
 |datum=2018
 |sprache=en
 |abruf=2021-04-12
}}
</ref>
<ref name="def-allebasis-PTB">
Die offizielle deutsche Übersetzung der Definition lautet: „Die Sekunde, Einheitenzeichen s, ist die SI-Einheit der Zeit. Sie ist definiert, indem für die Cäsiumfrequenz Δν<sub>Cs</sub>, der<!-- sic! --> Frequenz des ungestörten Hyperfeinübergangs des Grundzustands des Cäsiumatoms 133, der Zahlenwert {{nowrap|9 192 631 770}} festgelegt wird, ausgedrückt in der Einheit Hz, die gleich s<sup>−1</sup> ist.“
{{Internetquelle
 |autor=
|url=http://www.ptb.de/cms/fileadmin/internet/forschung_entwicklung/countdown_new_si/Lesezeichen_zum_neuen_SI.pdf
 |titel=Neue Definitionen im Internationalen Einheitensystem (SI)
 |werk=
 |hrsg=[[Physikalisch-Technische Bundesanstalt|PTB]]
 |datum=
 |format=PDF; 1,3 MB
 |sprache=de
 |abruf=2019-10-31
 |archiv-url=
 |archiv-datum=
 |offline=}}
</ref>
<ref name="CGPM1960-9">
{{Internetquelle
 |url=https://www.bipm.org/en/committees/cg/cgpm/11-1960/resolution-9
 |titel=Resolution 9 of the 11th CGPM. Definition of the unit of time (second)
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 |hrsg=[[Internationales Büro für Maß und Gewicht|Bureau International des Poids et Mesures]]
 |datum=1960
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 |abruf=2021-04-12}}
</ref>
<ref name="CGPM1967-1">
{{Internetquelle
 |url=https://www.bipm.org/en/committees/cg/cgpm/13-1967/resolution-1
 |titel=Resolution 1 of the 13th CGPM. SI unit of time (second)
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 |hrsg=[[Internationales Büro für Maß und Gewicht|Bureau International des Poids et Mesures]]
 |datum=1967
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 |abruf=2021-08-09}}
</ref>
<ref name="CGPM1967-report-redef">
[https://www.bipm.org/documents/20126/33145699/CGPM13.pdf/ff522dd4-7c97-9b8d-127b-4fe77f3fe2bc#page=56 Tagungsbericht der 13. Generalkonferenz für Maß und Gewicht], 1967, Seite 56 (französisch) – hier wird die Präzision von Caesium-Atomuhren mit ca.&nbsp;10<sup>−12</sup> beziffert.
</ref>
<ref name="CGPM2018-report-CTF">
[https://www.bipm.org/documents/20126/30876792/CGPM26.pdf/9db96c32-a986-e32a-09f9-3ed7e6c77cf7#page=347 Tagungsbericht der 26. Generalkonferenz für Maß und Gewicht], 2018, Seite 70 (französisch) und Seite 347 (englisch), abgerufen am 7.&nbsp;Okt. 2020: ''„Die heutigen ultrastabilen, lasergekühlten Caesiumuhren haben eine Genauigkeit von ca.&nbsp;10<sup>−16</sup>. (...) mittlerweise übertreffen [[optische Uhr]]en die Atomuhren mit gekühlten Caesium-Fontänen um zwei Größenordnungen. Dies könnte in der Zukunft zu einer möglichen Neudefinition der Sekunde führen.“'' (inoffizielle Übersetzung)
</ref>
<ref name="CGPM2022-5">
{{Internetquelle
 |url=https://www.bipm.org/en/cgpm-2022/resolution-5
 |titel=Resolution 5 of the 27th CGPM. On the future redefinition of the second
 |werk=
 |hrsg=[[Internationales Büro für Maß und Gewicht|Bureau International des Poids et Mesures]]
 |datum=2022
 |sprache=en, fr
 |abruf=2022-12-10
}}
</ref>
<ref name="SI">
{{Internetquelle
 |url=https://www.bipm.org/en/publications/si-brochure/
 |titel=SI Brochure: The International System of Units (SI), 9. ed.
 |werk=bipm.org
 |hrsg=[[Internationales Büro für Maß und Gewicht|Bureau International des Poids et Mesures]]
 |datum=
 |sprache=en, fr
 |abruf=2021-04-12
}}
</ref>
<ref name="SI9-A4T1">
{{Internetquelle
 |url=https://www.bipm.org/en/publications/si-brochure/
 |titel=SI-Broschüre 9. Auflage (2019), Anhang 4, Teil 1
 |werk=
 |hrsg=[[Internationales Büro für Maß und Gewicht|Bureau International des Poids et Mesures]]
 |seiten=1
 |datum=2019
 |sprache=en fr
 |abruf=2021-04-12}}
</ref>
</references>

{{NaviBlock
|Navigationsleiste SI-Einheiten
|Navigationsleiste CGS-Einheiten
}}

{{Normdaten|TYP=s|GND=1188905376}}

[[Kategorie:Zeiteinheit]]
[[Kategorie:MTS-Einheit]]