second
Kiejtés
Számnév
second
Főnév
second (tsz. seconds)
A másodperc (jele: s) az idő alapmértékegysége a Nemzetközi Mértékegységrendszerben (SI). Ez az egyik legfontosabb és leggyakrabban használt fizikai egység: minden idővel kapcsolatos mennyiség — mint a perc, óra, nap, év, frekvencia, sebesség, gyorsulás, periódusidő stb. — a másodpercen alapul. A másodperc az SI hét alapegységének egyike, és az egész modern tudomány, technológia, közlekedés és mindennapi élet időmérési rendszere erre épül.
1. A másodperc fogalma
A másodperc az idő legrövidebb, még makroszkopikusan is érzékelhető, univerzálisan alkalmazott egysége. Egy másodperc azt az időtartamot fejezi ki, amely alatt egy meghatározott, ismétlődő esemény — például az atomok rezgése — adott számú periódust hajt végre.
2. A másodperc története
2.1 Korai időmérés
Az emberiség már az ókorban is mérte az időt, először a Nap, a Hold és a csillagok mozgásán keresztül. A napot 24 órára, az órát 60 percre, a percet pedig 60 másodpercre osztották — ez a szexageszimális (hatvanas) rendszer a babiloni hagyományokra vezethető vissza.
2.2 Első definíció: csillagászati alapú
Az első pontosabb definíció szerint:
1 másodperc a nap hosszának 1/86 400-ad része.
Ez azért van, mert egy nap 24 óra, 1 óra 60 perc, 1 perc 60 másodperc, tehát:
E definíció szerint a másodperc a Föld forgásához volt kötve, ami azonban nem teljesen állandó: a Föld forgása lassan változik a gravitációs hatások és más tényezők miatt.
2.3 Atomóra alapú definíció (1967–)
A modern technológiai fejlődés és a csillagászati időmérés változékonysága miatt új, állandóbb alapú definícióra volt szükség.
A 1967-es SI-konferencián elfogadott, ma is érvényes definíció szerint:
A másodperc az az időtartam, amely alatt a cézium-133 atom alapállapotának két hiperfinom energiaszintje közötti átmenethez tartozó sugárzás 9 192 631 770 periódust végez.
Ez a meghatározás lehetővé tette a nagyon pontos időmérést, és független minden változékony földi jelenségtől.
3. Az atomórák működése
Az atomórák az időt az atomok természetes rezgései alapján mérik. A cézium-133 atom 9 192 631 770 rezgése adja meg az 1 másodpercet. Ezek az órák a világ legpontosabb időmérői, évi néhány milliomod másodperc hibával.
A világ szabványidőjét (UTC) atomórák nemzetközi hálózata határozza meg, amelyet a Nemzetközi Súly- és Mértékügyi Hivatal (BIPM) koordinál.
4. Másodperc és időegységek
A másodperc az alapja minden más időegységnek:
| Egység | Másodpercben kifejezve |
|---|---|
| perc (min) | 60 s |
| óra (h) | 3600 s |
| nap | 86 400 s |
| hét | 604 800 s |
| év (középérték) | ≈31 556 925 s |
Ezek a nagyobb egységek főként a csillagászati idő és a naptári ciklusok alapján alakultak ki.
5. A másodperc használata a fizikában
A másodperc szinte minden fizikai mennyiség leírásában megjelenik, például:
- Sebesség: m/s
- Gyorsulás: m/s²
- Frekvencia: Hz = 1/s
- Teljesítmény, energia: közvetve idővel kapcsolatos (pl. J = W·s)
- Periódusidő: egy rezgés időtartama másodpercben
- Hullámhossz és idő: fényhullám periódusa, hangidő
A frekvencia és a periódusidő különösen fontosak az elektromosságban, akusztikában, hullámtanban és kvantumfizikában.
6. A másodperc mérése
6.1 Hagyományos módszerek
- Ingaóra: súlyponti mozgás egyenletes időintervallumokban
- Mechanikus óra: rugós szerkezet, fogaskerekek
- Kvarcóra: kvarckristály rezgése elektromos jelek hatására
6.2 Modern módszerek
- Atomóra: mint fentebb, a legpontosabb, hivatalos időmérésre
- GPS műholdak: saját atomórákkal rendelkeznek, és másodperc pontossággal közvetítik az időt
- Internetes időszinkronizáció: NTP (Network Time Protocol) segítségével számítógépek másodpercnél is pontosabban szinkronizálnak
7. A másodperc szerepe a mindennapi életben
A másodperc nemcsak tudományos mértékegység, hanem mindenki által használt időegység:
- A napjainkat percekbe és másodpercekbe osztjuk.
- A sportversenyek időeredményeit másodperc alatti pontossággal mérik.
- A számítógépek és digitális eszközök működése másodperc törtrészein alapul (pl. GHz, MHz, ms).
- A tömegközlekedés, vasút, repülés esetén is fontos a pontos időegyeztetés — másodperceken múlhat.
8. Másodperc és relativitáselmélet
A speciális és általános relativitáselmélet szerint az idő nem abszolút, hanem a megfigyelő mozgásától és gravitációs környezetétől függ. Ez azt jelenti, hogy a másodperc nem mindenhol telik egyformán gyorsan.
Ez a jelenség mérhető például:
- GPS műholdaknál, ahol a Földtől távolabb az idő gyorsabban telik.
- Nagy sebességgel mozgó járműveknél, ahol az idő lassabban múlik a megfigyelőhöz képest.
A másodperc tehát lokálisan értelmezett, de definíciója globálisan alkalmazható.
9. SI-prefixumok a másodperchez
A másodperc nagyon jól skálázható előtagok segítségével, így alkalmas extrém kis és nagy időintervallumok mérésére:
| Prefixum | Rövidítés | Érték másodpercben | Példa |
|---|---|---|---|
| kilosec | ks | 1 000 s | laboridők, csillagászat |
| millisek | ms | 0.001 s | reakcióidők, zenék |
| mikroszek | µs | 0.000001 s | elektronikus áramkörök |
| nanoszek | ns | 10⁻⁹ s | CPU-műveletek |
| femtoszek | fs | 10⁻¹⁵ s | lézerimpulzusok, kvantumfizika |
10. Összefoglalás
A másodperc a Nemzetközi Mértékegységrendszer időegysége, amely a cézium-133 atom rezgésein alapuló meghatározással lett a világ egyik legpontosabban mérhető és legszélesebb körben alkalmazott egysége. A másodperc minden idővel kapcsolatos mennyiség alapja, legyen szó hétköznapi tevékenységekről, tudományos számításokról vagy technológiai rendszerekről.
Az, hogy ma ilyen pontos időméréssel rendelkezünk, lehetővé teszi a navigációt, az internetes kommunikáció szinkronizálását, a tudományos kísérletek precizitását, valamint az űrutazás és a GPS működését.
A másodperc tehát nemcsak egy időegység, hanem az egyik alapköve annak, hogy megértsük és irányítsuk az idő múlását — legyen szó egy szívverés ritmusáról vagy egy galaxis évmillióiról.
