Ist die zweite willkürlich definiert? [Duplikat]

Die Praxis, den zur Winkelmessung verwendeten Grad in sechzig Bogenminuten und diesen in sechzig Bogensekunden zu teilen, ist über 2000 Jahre alt. Die entsprechende Praxis, die zur Zeitmessung verwendete Stunde in sechzig Minuten und diese in sechzig Sekunden zu unterteilen, ist über 1000 Jahre alt. Warum sechzig? Das ist über 5000 Jahre alt. Die Sumerer und Babylonier verwendeten die Arithmetik zur Basis 60.

Alte Praktiken sterben schwer. Im Falle von Winkel und Zeit sind sie noch nicht gestorben. Das im späten 18. Jahrhundert verkündete französische metrische System funktionierte fantastisch für Masse und Länge (und verwandte Konzepte wie Fläche und Volumen). Ein Schlüsselfaktor für diesen Erfolg ist, dass es keine Standards für Masse, Länge, Fläche und Volumen gab.

Die Franzosen versuchten auch, Winkel und Zeit zu metrisch zu machen; dort sind sie gescheitert. Alte Praktiken sind hartnäckig, besonders wenn sie sehr gut standardisiert sind. Wir verwenden immer noch Grad, Minuten und Sekunden, um Winkel zu beschreiben, und Stunden, Minuten und Sekunden, um Zeit zu beschreiben. Da ein Tag 24 Stunden, eine Stunde 60 Minuten und eine Minute 60 Sekunden hat, bedeutet dies, dass ein Tag 86400 Sekunden hat.

Der Erfolg von Meter und Kilogramm und das Scheitern von Dezimalwinkel und Dezimalzeit lehrten die frühen Metrologen etwas. Wenn es keinen Standard gibt, erfinde einen. Wenn es einen Standard gibt, ist es am besten, ihm zu folgen. Jetzt, da wir etablierte Standards für alles haben, was physikalisch messbar ist, folgen Meteorologen der zweiten Regel. Neudefinitionen eines Standards sind immer konsistent mit früheren Definitionen. Beispielsweise hat sich die Definition des Zählers mehrfach geändert. Die derzeitige Definition scheint völlig willkürlich zu sein. Es ist nicht willkürlich. Es stimmt mit der ursprünglichen Definition des Meters überein.

Dasselbe gilt für die Zeit. Während die Definition einer Sekunde viele Male verfeinert wurde, wurde sie immer auf eine Weise durchgeführt, die mit dem tausend Jahre alten Konzept übereinstimmt, dass eine Sekunde 1/86400 ^eines Tages ist.

Es ist historisch. Die zweite war ursprünglich so definiert$60\cdot 60\cdot 24\,\rm s$zu einem Sonnentag addiert. Aber das ist ein wenig haarig zu messen, weil die Länge des Tages im Laufe des Jahres variiert. Die Zeit von Sonnenaufgang zu Sonnenaufgang variiert von Winter zu Sommer. Das Zeitintervall von Mittag zu Mittag, das operativ als das Intervall zwischen Sonnenmeridiankreuzungen definiert würde, variiert ebenfalls im Laufe des Jahres aufgrund der Exzentrizität der Erdumlaufbahn um die Sonne; Das Muster, das es macht, wird Analemma genannt . Das zweite war also praktisch historisch so definiert$60\cdot 60\cdot 24\cdot 365.25\,\rm s$summiert sich auf ein Jahr. Und um genau zu sein, die ursprüngliche SI-Definition der Sekunde war, dass es sich um den entsprechenden Bruchteil des Jahres 1900 handelte – schön und spezifisch, aber nicht wiederholbar.

Mit dieser Definition des zweiten wurden mehrere neue Tatsachen über die Natur entdeckt:

• Es gibt einen einfach zu definierenden atomaren Übergang zwischen elektronisch angeregten Zuständen in Cäsiumatomen mit einer Frequenz nahe 9,2 GHz.
• Diese Frequenz hängt nur von grundlegenden Tatsachen der Natur ab, wie der Stärke der elektromagnetischen Kraft und der Masse des Elektrons und der Nukleonen.
• Die Rotationsperiode der Erde ist eigentlich nicht so stabil. Beispielsweise ändert ein großes Erdbeben, das viel Gestein um eine (geologisch) geringe Entfernung bewegt, das Trägheitsmoment der Erde und die Länge des Tages ändert sich, um den Drehimpuls zu erhalten. Ich erinnere mich dunkel, dass das Weihnachtsbeben im Jahr 2004 den Tag um 5–10 μs verlängerte, was die Länge des Tages um die zehnte signifikante Stelle verändert.

Mit der Erfindung der Cäsium-Fontänenuhr hatten wir ein besseres Frequenznormal als die Rotation der Erde. Der beste Wert für die Übergangsfrequenz dieser Uhr, in Einheiten der vorherrschenden Sekundendefinition, wurde also willkürlich als „die“ Sekunde angenommen.

Für 2018 ist ein ähnlicher Übergang geplant , um das Kilogramm anhand der derzeit besten Werte für mehrere Naturkonstanten zu definieren.

Ich habe Gerüchte gehört, dass es eine neue Atomuhr-Technologie gibt, die auf einem schnelleren (THz) Übergang in einem anderen Atom basiert und möglicherweise den Cäsium-Standard ersetzt, aber ich kann online mit einer kurzen Suche nichts finden.