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【度量单位】之“秒”的由来
作者: 来源: 日期:2015/7/2 0:00:00

 

时间是物理学中的七个基本量纲之一,符号t。在国际单位制(SI)中,时间的基本单位是秒,符号s,今天我们就来说说秒的由来。

 

古今人类的时间智慧

古代天文学家及物理学家以日圭、日晷、水钟、单摆,利用观测日影的变化或水位的变化来计时。

圭表是我国最古老的一种计时器,古代典籍《周礼》中就有关于使用土圭的记载,可见圭表的历史相当久远。圭表是利用太阳射影的长短来判断时间的。它由两部分组成,一是直立于平地上的测日影的标杆或石柱,叫做表;一为正南正北方向平放的测定表影长度的刻板,叫做圭。既然日影可以用长度单位计量,那么光阴之,及时间的长短,用表达就顺理成章了。

 

圭表

 

随着科技进步,近代科学家发明单摆钟及石英振荡器,利用单摆或石英晶体的振荡周期来计时。但上述计时方式易受环境、温度、材质、电磁场甚至观测者观测角度等影响,稳定度不佳,须由天体(地球自转、公转、月球公转)周期来校正。

 

最初定义——天文秒

1960年以前,CIPM(国际计量大会)以地球自转为基础,定义以平均太阳日之86400分之一作为秒定义。即1 Second = 1/86400 Mean Solar day其稳定度在10-8左右。

 

1960-1967CIPM改以地球公转为基础,定义西元1900年为平均太阳年。秒定义更改为:一秒为平均太阳年之31556925.9747分之一。1 Sec = 1/31556925.9747 Solar Year at 1900稳定度约为10-9

 

最新定义——原子时秒

二十世世纪中叶,由于量子力学的发展,发展了诸如光谱超精细结构、镁射及雷射、光磁共振(Optical Pumping)、分子束磁共振、分离震荡场等实验及研究,使量子频率标准取代以天体运动为标准之天体时而成为计时标准。1967年,CIPM定义秒是铯133原子(Cs133)基态的两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射的9,192,631,770个周期所持续的时间。此秒定义一直维持至今。

 

国际原子时的稳定性是由分布于世界各地、隶属于几十多个国家的数十家实验室的原子钟定期比对来保证的。这些原子钟的比对是通过罗兰-C系统、GPS系统、卫星双向系统进行的。比对的不确定度根据比对方法的不同而不同,但都小于0.1微秒。

 

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