Diğer nicelikler gibi ikincisi de sadece bir anlaşmaya dayanan göreceli bir kavramdır.
1875 yılında o zamanın önde gelen 17 ülkesi arasındaAvusturya-Macaristan, Rusya ve Osmanlı İmparatorlukları, Fransa, Almanya, Amerika Birleşik Devletleri ve Brezilya da dahil olmak üzere, farklı ülkelerde ölçüm standartlarının birliğini sağlayan uluslararası bir anlaşma olan Metrik Sözleşmesini imzaladılar. Tek tip ilkeler geliştirmek ve referans ölçümler yapmak için eyaletler Uluslararası Ağırlıklar ve Ölçüler Bürosu'nu oluşturdu.
27. Ağırlık ve Ölçüler KonferansındaFarklı ülkelerin temsilcileri, saniyenin modern tanımının gerekli ölçüm doğruluğunu sağlamayı bıraktığı ve revizyon gerektirdiği konusunda anlaştılar. Yol haritası, dört yıl sonra yapılacak bir sonraki toplantıda ülkelerin yeni, daha doğru bir referans sistemi seçmesi ve ikincinin lafzını değiştirmesi gerektiğini gösteriyor.
Saniyenin ilk ölçümleri
Yüzyıllar boyunca insanlar zamanı şu şekilde ölçtüler:dünyanın dönüşü. Eski Mısırlılardan Yunan astronomlarına ve Babillilere kadar insanlık, yeni zaman birimleri gerektiren ölçümlerin doğruluğunu ve teknolojinin gelişmesi, bunların birleştirilmesi ve senkronizasyonu ile yavaş yavaş değişti.
Ortaya çıkan ilk mekanik saatlerXIV yüzyılda dakikalar bile yoktu. Kadranlar ikiye, üçe, çeyreğe ve hatta bazen bir saatin 12 parçasına bölünürdü ama asla 60'a bölünmezdi. Dakikaları gösteren ilk mekanik saatler 16. yüzyılın sonlarına doğru ortaya çıktı. Aynı zamanda zahiri zamanı gösteren güneş saatlerinden farklı olarak mekanik saatler ortalama zamana geçiş yapmıştır.
Gerçek şu ki, Dünya'nın etrafındaki yörüngesel hareketiGüneş günün eşitsiz uzunluğuna neden olur. Görünen güneş zamanı, günün tanımı olarak yıldızımızın zirvede olduğu iki zaman arasındaki süreyi kullanır. Bu durumda Güneş'in hareketine göre kesirli kısımlar (saat ve dakika) belirlenir.
Aslında, esas alınarak ölçüldüğündealternatif sistemler, örneğin mekanik bir saatteki sarkacın hareket sayısı, bu tür günlerin süresinin farklı olduğu ortaya çıkıyor. Bir güneş gününün uzunluğu yıl boyunca değişir ve kümülatif etki, ortalamadan 16 dakikaya kadar mevsimsel sapmalara neden olur.
Saniyeleri gösteren ilk saatler ortaya çıktı16. yüzyılın ikinci yarısı. Saniye ibreli bilinen en eski yaylı saat: 1560-1570 civarına tarihlenmektedir. Aynı zamanda, ilk analogların tümü yeterince doğru değildi.
1656 yılında Hollandalı bilim adamı Christiaan Huygensilk sarkaçlı saati icat etti. Bir metrenin biraz altında bir sarkacı vardı ve bu ona bir saniyelik salınım sağlıyordu ve her saniye tik tak eden bir tetik mekanizması vardı. Bunun zamanı saniye cinsinden doğru bir şekilde gösterebilen ilk saat olduğuna inanılıyor.
Henlein cep saati, 16. yüzyılın başları. Resim: Germanisches Ulusal Müzesi
Günün bir kısmından Dünya'nın yörünge dönüşüne ve atomik ölçümlere kadar
19. yüzyılın sonunda, saniye ölçümünün doğruluğu1889'da Ağırlıklar ve Ölçüler Genel Konferansı tarafından belirlenen ISS'nin uluslararası metrik sisteminin temelini oluşturacak kadar yükseklere ulaştı. Metre temel uzunluk birimi, kilogram ağırlık ve saniye zaman olarak onaylandı. İkincisi, ortalama güneş gününün 1/86400'ü olarak tanımlandı.
Dünyanın Güneş etrafındaki yörüngesinden bu yanaBir gezegenin kendi ekseni etrafında dönmesinden daha istikrarlı olan bu tanım daha sonra değiştirildi ve bir yılın kesirleri cinsinden ifade edildi: yılın 1 ⁄ 31.556.925,9747'si. Aynı zamanda, belirsizliği daha da azaltmak için, 1900 yılında gezegenlerin ve yıldızların yörüngelerinin konumuna göre hesaplanan bir efemeris zaman ölçeği kullanıldı.
1967'de, on yıllarca süren araştırmalardan sonra,bilim adamları Dünya'nın dönme yöntemini terk ettiler ve zamanı yeniden tanımladılar, bunun yerine bir atom içindeki parçacıkların hareketlerini ölçtüler. Özellikle mevcut tanım, hesaplamak için sezyum-133'ün doğal frekans rezonansını kullanır. O andan itibaren saniye, sezyum atomunun titreşim frekansının sabit bir sayısal değeri ile belirlenir.
Atom zamanı nasıl çalışır?
Erken atomik zaman ölçekleri şunlardan oluşuyordu:frekansları yalnızca atom saatleri kullanılarak kalibre edilmiş kuvars saatler. Bunlar, iki olası enerji durumundan birinde bulunabilen bir atom sistemine dayanmaktadır.
Bir durumdaki bir grup atom,mikrodalga radyasyonu. Radyasyonun doğru frekansı varsa, bazı atomlar farklı bir enerji durumuna geçecektir. Frekans, atomların doğal titreşim frekansına ne kadar yakınsa, o kadar fazla atom durum değiştirir.
Bu, çok hassas frekans ayarına izin verir.mikrodalga radyasyonu. Mikrodalga radyasyonu bilinen bir frekansa ayarlandığında, geçen süreyi ölçmek için bir zamanlama üreteci olarak kullanılabilir.
Uluslararası Atom Saati (şimdiki değeri)Dünya çapında 80'den fazla ulusal laboratuvarda 450'den fazla atom saatinin zaman ağırlıklı ortalaması. Bu yaklaşım, yerçekimsel zaman genişlemesiyle ilişkili çarpıklıkları önlememize olanak tanır.
Farklı kurumlardaki saatler düzenli olarak karşılaştırılıruydu iletişimi ve GPS kullanarak birbirleriyle. Bureau International des Poids et Mesures (BIPM, Fransa), mümkün olan en istikrarlı zaman ölçeğini oluşturan geriye dönük ağırlıklı bir ortalamayı hesaplamak için bu ölçümleri birleştirir.
Dünyanın ilk atom saati. Resim: Ulusal Fizik Laboratuvarı, Kamu malı, Wikimedia Commons aracılığıyla
Neyi değiştirmek istiyorlar?
Teknolojinin daha da geliştirilmesi daha fazlasını sağlarölçüm doğruluğunu daha da geliştirin. Örneğin, klasik sezyum saatine alternatif olarak fizikçiler optik saat kullanılmasını önermektedir. Bu saatler, stronsiyum ve iterbiyum gibi elementlerin daha yüksek frekanslı "tıklamalarını" kullanarak zamanı daha da küçük parçalara ayırmalarına olanak tanır.
Şimdiye kadarki zorluk, resmi makamınzaman sadece saatler kullanılarak üretilemez. Metrologlar, dünya çapında yüzlerce saatlik okumaların ortalamasını almalıdır. Sezyum saatler için zaman, mikrodalga sinyalleri kullanılarak iletilebilir, ancak bu tür radyasyon, bir optik saatin tik taklarını iletmek için çok düşük frekanslıdır.
Aksine, sinyallerin hava yoluyla iletilmesiOptik dalga boyları mikrodalga göndermek kadar basit değildir çünkü havadaki moleküller ışığı kolayca emer ve sinyal gücünü önemli ölçüde azaltır. Ek olarak türbülans, lazer ışınını hedeften uzağa yönlendirebilir.
Ancak bu yöndeki değişikliklerilerleme, örneğin, son zamanlarda Çinli bilim adamları, 117 km mesafedeki optik saatlerin senkronizasyonu konusundaki çalışmalarının sonuçlarını sundular. Bu önceki rekorun yedi katı. Bu yönde daha fazla gelişme, saniyeyi belirleme doğruluğunu 100 kat veya daha fazla artırmaya yardımcı olacaktır.
Ağırlıklar ve Ölçüler Konferansı kararıylaKatılımcıların zamanı ölçmek ve senkronize etmek için alternatif yöntemler geliştirmeye devam etmeleri teşvik edilir. Bunlara dayanarak, 2026'daki bir sonraki toplantıda yeni bir standart ve geçiş dönemine ilişkin öneriler formüle edilecek.
İterbiyum optik atomik saat. Resim: NIST
Artık saniye
Bu hala yeni standardın bir sorusuysabiraz belirsizlik, sonra geçici standartları etkileyecek başka bir değişiklik nihayet kabul edilir. Zaten 2035'te dünya artık saniyeleri terk etmeli.
Mesele şu ki, hassas ölçüme geçişteBilim adamları, atomik saatlere dayalı olarak, ortalama bir günün 86.400 standart saniyeye eşit olmadığını bulmuşlardır. Fark yalnızca birkaç milisaniyedir, ancak zamanla birikir.
Çözüm artık saniyeydi:bir saniyelik düzeltmeler Aralık sonu veya Haziran ayında geçici olarak uygulandı. Değişiklikler, kullandığımız zaman işleyişi sistemi Koordineli Evrensel Zaman'ın (UTC) atom zamanından hiçbir zaman 0,9 saniyeden fazla farklılık göstermemesini sağlamak için planlandı.
Bu tür değişiklikler tek seferlik olduğundankarakter, "sıçrama" saniyeleri yazılım, enerji ve uydu sistemleri için büyük zorluklar yarattı. İlk olarak, bir sonraki artık saniyenin tam olarak ne zaman gerekli olduğunu tahmin etmek zordur, bu nedenle program geliştiriciler düzenli, düzenli eklemeler için hazırlanamazlar. Bu nedenle, çeşitli ağlar artık saniyeyi dahil etmek için kendi tutarsız yöntemlerini geliştirdiler.
Ayrıca, modern küresel bilgi işlemsistemler birbirine daha yakından bağlı hale geldi ve bazen saniyenin milyarda birine kadar inen süper hassas zamanlamaya daha bağımlı hale geldi. Fazladan bir saniye eklemek, telekomünikasyon ağları, güç aktarımı, finansal işlemler ve diğer hayati işlerden sorumlu sistemlerin başarısız olma veya senkronize olamama riskini artırır.
Bu sorunu önlemek için, bilim adamları benimsedi2035'ten itibaren bu ekleri aşamalı olarak kaldırma kararı. 1972'den bu yana, son 50 yılda, UTC ile uluslararası atom saati arasındaki fark yalnızca 37 s oldu, 10 s hemen eklendi ve 27 s daha sonra eklendi. Bilim adamları, 2035 yılına kadar birikecek farkı düzeltmeyi ve en az önümüzdeki 100 yıl boyunca değiştirmemeyi öneriyorlar.
Daha fazla oku:
Manyetik bir fırtına Dünya'yı vurmak üzere
Mumyalamanın gerçek anlamı ortaya çıkıyor: Bunca zaman bilim adamları yanılıyordu
Ay görevinin ana tehlikesi "Artemis" olarak adlandırıldı