Segonda

Animant mostrant un cambiament de color que dura una segonda.

La segonda (simbòl : s) es l'unitat fondamentala de temps dins lo Sistèma Internacionau d'Unitats. Scientificament, es definida per la durada d'un nombre donat d'oscillacions liadas a un fenomèn fisic dins l'atòm de cèsi-133. Dins la vida vidanta, correspond au seissanten de la minuta que correspond ela meteissa au seissanten de l'ora.

Eissida dau sistèma sexagesimau inventat en Mesopotamia au millenari III avC, prenguèt pauc a cha pauc sa forma actuala amb l'aparicion de relòtges mecanics pron precís per mesurar una tala durada. Sa premiera definicion modèrna foguèt definida au sègle XVII. Durant lei periòdes seguents, plusors definicions astronomicas, basadas sus una division dau jorn terrèstre, foguèron prepausadas e adoptadas. Pasmens, l'aumentacion progressiva de la durada dau jorn pausava de problemas qu'aquel apròchi poguèt pas aisament resòuvre. Ansin, en 1967, foguèt adoptada la definicion « atomica » de la segonda qu'es actualament en vigor.

Istòria

Article detalhat : Istòria de la mesura dau temps.

Origina de la basa 60

Lei rasons de l'aparicion e de l'adopcion de la basa 60 per calcular lo temps son incertanas en causa de la manca de tractats antics sus lo subjècte. Segon l'astronòm Teon d'Alexàndria (vèrs 335-405), la cifra 60 es un nombre relativament pichon que presenta l'avantatge de tenir un nombre important de divisors. Pasmens, segon d'autreis explicacions foguèron avançadas per Georg Cantor (1845-1918) ò per Reinhold Hoppe (1816-1900), podriá existir un liame amb la durada aproximativa de l'annada (360 jorns) ò amb la geometria dau triangle equilaterau.

Que que sieguen lei causas a l'origina de son invencion, lo sistèma sexagesimau apareguèt en Sumèr dins lo corrent dau milleni III avC. Foguèt adoptat per lei Babilonians que desvolopèron fòrça lei matematicas mesopotamianas durant lo milleni II avC. Basadas sus un compromés entre lei basas 10 e 60, aquelei matematicas son a l'origina de la division de l'ora en 60 minutas e d'aquela de la minuta en 60 segondas. Gràcias a l'influéncia babiloniana, se difusèron dins d'autrei regions, especialament en Grècia e dins la Peninsula Indiana.

De l'Antiquitat au temps atomic

La definicion sexagesimala

La definicion sexagesimala de la segonda foguèt utilizada durant l'Antiquitat e l'Edat Mejana. Sa valor es generalament donada per la relacion seguenta :

${\text{1 segonda}}={\frac {1jorn}{60X60}}$

Es un sistèma fòrça diferent de la definicion modèrna de la segonda car lei relòtges dau periòde podián sovent pas mesurar d'unitats de temps brèvas. De mai, coma lo temps èra sovent mesurat a partir dau movement dau Soleu dins lo cèu, aquela definicion èra aisada de liar amb de mesuras exprimidas en gras d'angle. Se fau egalament nòtar que la durada d'una segonda èra somesa a de variacions liadas a la precision dau calcul de la durada d'un jorn.

En certaneis obratges medievaus, d'autors coma lo sabent persan Al-Biruni (973-1050) ò lo filosòf Roger Bacon (vèrs 1219-1290) definiguèron una segonda qu'èra una subdivision dau cicle de la Luna. Dins aquò, aquela unitat podiá pas èsser mesurada amb un instrument mecanic e suscitèt gaire d'interès.

La definicion solara e l'adopcion de la segonda coma unitat temporala de basa

Retrach de Carl Friedrich Gauss, fisician e matematician alemand a l'origina de l'adopcion de la segonda coma unitat de basa dau temps.

A partir dau sègle XIV, en Euròpa e dins lo mond musulman, l'aparicion dei relòtges mecanic permetèt de mesurar de fraccions de jorn (mitat, tèrç, quart e mai dotzen). Pasmens, de progrès tecnics dins la concepcion dei mecanismes autorizèron pauc a pauc de mesuras pus precisas. A la fin dau sègle XVI, existián quauquei relòtges capables de mesurar una segonda. Puei, en 1656, una etapa importanta aguèt luòc amb l'invencion dau pendul per Christian Huygens (1629-1695). Corrèctament reglat, permetiá de batre una durada chausida.

Aquò entraïnèt pauc a pauc la definicion de la « segonda solara » que demorèt en usatge fins a l'invencion dei relòtges atomics. Venguèt egala a un seissanten de minuta ela meteissa egala a un seissanten d'ora. Lo nombre d'oras dins una jornada èra egau a 24, nombre ja adoptat per leis Egipcians, lei Babilonians e lei Grècs. Dins aqueu sistèma, la valor d'una segonda es donada per la relacion :

${\text{1 segonda}}={\frac {1jorn}{24X60X60}}$

Lo perfeccionament continü dei cronomètres permetèt de mesurar aquela durada amb una precision importanta tre lo sègle XVIII. Per exemple, dins lo corrent deis ans 1730, lei mecanismes de John Harrison avián una desviacion inferiora a una segonda sus una durada de 100 jorns. En 1832, Carl Friedrich Gauss (1777-1855) prepausèt donc l'adopcion de la segonda coma unitat de basa dau temps dins son sistèma millimètre milligrama segonda. D'autreis idèas foguèron avançadas fins a la creacion dau Sistèma Internacionau d'Unitats en 1960. Pasmens, dins totei lei cas, la segonda i demorèt l'unitat temporala de basa e lo Burèu Internacionau dei Pes e Mesuras oficializèt aquela chausida en 1954.

La definicion deis efemeridas

La definicion solara de la segonda demorèt en vigor fins a la segonda mitat dau sègle XX mai suscitèt pauc a pauc de problemas en causa de sei limits. D'efiech, en 1695, l'astronòm anglés Edmond Halley (1656-1742) descurbiguèt d'escarts de data dins de calculs d'eclipsis ancians. Aqueu fenomèn foguèt explicat au sègle XX per l'aumentacion progressiva de la durada dau jorn terrèstre : es liat a la demenicion de la velocitat de rotacion de la Tèrra a l'entorn de son aisse en causa de l'influéncia gravitacionala de la Luna. Fòrça feble (dos millisegondas cada sègle), aqueu fach es pasmens geinant per una unitat fondamentala.

De trabalhs comencèron donc per basar la segonda sus un periòde de referéncia pus estable que lo jorn. L'idèa que s'impausèt foguèt d'utilizar una durada mesurada a partir dau movement de la Tèrra a l'entorn dau Soleu. Après d'esitacions entre l'annada tropica e l'annada siderala, la premiera foguèt finalament privilegiada. Adoptada en 1956, la definicion novèla fixèt la durada d'una segonda a la « fraccion 1/31.556.925,9757 de l'annada tropica 1900 ». En 1960, lo Sistèma Internacionau d'Unitats l'adoptèt a son torn tre sa mesa en plaça.

L'adopcion de la definicion « atomica »

Fotografia d'un relòtge atomic francés deis ans 1980.

Après la Segonda Guèrra Mondiala, lo desvolopament dei recèrcas sus la radioactivitat permetèt de descubrir de fenomèns fòrça regulars au sen deis atòms. En particular, foguèron identificats lei fenomèns de transicion energetica entre divèrsei nivèus d'energia d'un atòm. Caracteristic d'un atòm donat, an de proprietats que semblan invariablas. Ansin, tre 1967, una definicion novèla foguèt adoptada per la segonda. Totjorn en vigor a l'ora d'ara, la definís a partir de la valor numerica fixada de la frequéncia dau cèsi, Δν_Cs, e de la frequéncia de la transicion iperfina de l'estat fondamentau de l'atòm de cèsi-133 non trebolat, egala a 9 192 631 770 Hz, segon la relacion :

$1\;\mathrm {s} ={\frac {9\,192\,631\,770}{\Delta \nu _{\mathrm {Cs} }}}$

Foguèt precisat en 1997 que la temperatura de l'atòm de cèsi-133 considerat es de 0 K.

La recèrca d'un escandau novèu

Lei relòtges atomics basats sus lo cèsi-133 an una precision importanta amb una error estimada a una segonda sus de periòdes de plusors centenaus de milions d'ans. Pasmens, dempuei la fin dau sègle XX, son apareguts de relòtges ben pus fisables qu'utilizan de transicions d'autreis elements coma lo calci, l'itèrbi, l'estronci, lo mercuri e l'alumini. Per exemple, en 2013, un relòtge utilizant una mòstra d'itèrbi agantèt un taus d'error d'una segonda sus un periòde de 16 miliards d'ans. De mai, en octòbre de 2015, lo BIPM fixèt la frequéncia de la transicion de l'estronci a 429 228 004 229 873,2 Hz, çò qu'indica son interès per aquel element que sembla fòrça prometeire.

Aqueleis evolucions laissan donc pensar que l'adopcion d'una definicion novèla de la segonda es possibla dins lo corrent de la premiera mitat dau sègle XXI. Permetriá la mesa en plaça d'un escandau de temps pus precís que serà util per mesurar certanei fenomèns fòrça brèus observats ò imaginats a d'escalas quanticas.

Definicion modèrna e notacion

Definicion e simbòl

La definicion modèrna de la segonda es donada per la relacion entre la valor numerica fixada de la frequéncia dau cèsi, Δν_Cs, e la frequéncia de la transicion iperfina de l'estat fondamentau de l'atòm de cèsi-133 non trebolat a una temperatura de 0 K, egala a 9 192 631 770 Hz :

$1\;\mathrm {s} ={\frac {9\,192\,631\,770}{\Delta \nu _{\mathrm {Cs} }}}$

Son simbòl es « s » sensa ponch abreviatiu.

Multiples e sosmultiples

Lei multiples e sosmultiples principaus de la segonda son presentats dins lo tablèu seguent. Dins la vida vidanta, s'utiliza generalament la segonda, lo desen (decisegonda), lo centen (centisegonda) e lo milen (millesegonda). Lei sosmultiples son fòrça utilizats dins de domenis scientifics ò tecnics per mesurar de fenomèns fòrça brèus, especialament en quimia. En revènge, l'usatge dei multiples es relativament rar.

Multiples de la segonda dins lo SI

Sosmultiples				Multiples
Valor	Simbòl SI	Nom		Valor	Simbòl SI	Nom	Durada
10−1 s	ds	decisegonda		101 s	das	decasegonda	10 segondas
10−2 s	cs	centisegonda		102 s	hs	hectosegonda	1 minuta 40 secondas
10−3 s	ms	millisegonda		103 s	ks	kilosegonda	16 minutas 40 secondas
10−6 s	µs	microsegonda		106 s	Ms	megasegonda	11,6 jorns
10−9 s	ns	nanosegonda		109 s	Gs	gigasegonda	31,7 ans
10−12 s	ps	picosegonda		1012 s	Ts	terasegonda	31 700 years
10−15 s	fs	femtosegonda		1015 s	Ps	petasegonda	31,7 milions d'ans
10−18 s	as	attosegonda		1018 s	Es	exasegonda	31,7 miliards d'ans
10−21 s	zs	zeptosegonda		1021 s	Zs	zettasegonda	31 700 miliards d'ans
10−24 s	ys	yoctosegonda		1024 s	Ys	yottasegonda	31.7 milions de miliards d'ans

Tres autrei multiples de la segonda, descrichs per lo Sistèma Internacionau, son d'usatge fòrça frequent tant dins la vida vidanta que dins lei trabalhs scientifics :

• la minuta (simbòl : min) es egala a 60 segondas.
• l'ora (simbòl : h) es egala a 60 minutas ò 3 600 segondas.
• lo jorn (simbòl : d) es egau a 24 oras ò 86 400 segondas.

Enfin, existís d'autreis unitats multiplas de la segonda que fan pas oficialament partida dau Sistèma Internacionau mai que son fòrça utilizadas :

• l'annada juliana (simbòl : a) es egala a 365,25 jorns siá 31 557 600 segondas.
• l'annada siderala que dèu èsser precisada amb son epòca. Per exemple, l'annada siderala J2000.0 es egala a 31 471 949,27 segondas.

Unitats derivadas

Mai d'una unitat de mesura es derivada de la segonda. Au sen de la version actuala dau Sistèma Internacionau d'Unitats, se pòdon citar :

• lo hertz (simbòl : Hz) qu'es l'unitat de mesura de la frequéncia. Es equivalent a l'invèrs d'una segonda e es donc de còps notat s^-1.
• lo becquerel (simbòl : Bq) qu'es l'unitat de mesura de l'activitat radioactiva. Un becquerel es equivalent a un desintegracion radioactiva per segonda.
• lo sievert (simbòl : Sv) qu'es l'unitat permetent de mesurar l'efiech d'un raionament sus l'èsser uman. Sa dimension dins leis unitats de basa es egala a m².s^-2.
• lo gray (simbòl : Gr) qu'es l'unitat de dòsi absorbida. Sovent utilizat amb lo sievert, sa dimension dins leis unitats de basa es tanben egala a m².s^-2.

Annèxas

Liames intèrnes

• Cèsi.
• Jorn.
• Minuta.
• Ora.
• Relòtge.
• Relòtge atomic.
• Sistèma Internacionau d'Unitats.
• Sistèma sexagesimau.
• Temps.

Bibliografia

• (fr) Bureau international des poids et mesures, Le Système international d'unités (SI), BIPM, 2019, 9^a edicion.