왼쪽에서는 놋쇠 진자가 흔들린다. 한 번 왕복하는 데 2 s, 한쪽으로 지나가는 데 정확히 1초다. 진자 너머로 s 글자가 비친다. 오른쪽에서는 세슘 원자가 원자 분수의 관 안에서 올라갔다가 다시 떨어진다. 구리 공진기를 지날 때마다 마이크로파 속에서 빛난다. 표시창은 9 192 631 770 — 1초에 들어가는 진동의 수다. 기록 램프가 깜박인다.
단위 시트
SI 기본 단위개정 2026-10초 s
SI 기본 단위 · 양: 시간
초는 지구에서 빼앗겨 원자에게 넘어갔다
오랫동안 초는 하루의 일부였다. 지구 자전 한 바퀴의 1/86 400이다. 그러다 지구가 엉터리 시계라는 사실이 드러났다. 조석 때문에 느려지고, 지진과 핵 속의 흐름이 하루의 길이를 밀리초 단위로 바꾼다. 지구보다 고르게 가는 시계들이 그 들쭉날쭉한 걸음을 알아차리기 시작했다.
1967년부터 초는 세슘-133 원자가 정한다. 바깥쪽 전자가 두 준위 사이를 오갈 수 있는데, 이 전이에는 주파수가 정확히 9 192 631 770 Hz인 복사가 대응한다. 초는 그만큼의 진동이 지나가는 시간이다. 세슘 원자는 모두 같으므로, 초는 세계 어느 실험실에서나 같다.
가장 좋은 세슘 분수 시계는 3억 년에 1초도 틀리지 않는다. 다른 단위도 초에 기댄다. 미터는 빛의 속력과 초로, 킬로그램은 플랑크 상수와 미터와 초로 정해진다.
초의 기호는 소문자 s이며 점을 찍지 않는다: '30 s'. 러시아어로는 «с»라고 쓴다. 대문자 S는 지멘스로, 전도도의 단위다. 시간이라는 양은 소문자 t로, 진동의 주기는 대문자 T로 쓴다.
시간의 초와 각도의 초 ″ — 1/3600도. 시계의 하루와 지구의 자전 한 바퀴: 지구는 고르지 않게 돌고, 하루는 86 400 s보다 1~2밀리초 길다. 그래서 원자시에 가끔 윤초를 더한다.
01 · 정의
진동 · 세기 · 시계의 오차모든 시계는 같은 방식으로 만들어진다. 안에는 같은 동작을 같은 간격으로 되풀이하는 무언가가 있다. 진자, 수정판, 원자 속 전자. 그리고 그 되풀이를 세는 계수기가 있다. 초란 어떤 동작을 몇 번 세느냐에 대한 약속일 뿐이다.
진동의 주파수가 높고 바깥 조건에 덜 좌우될수록 시계는 정확하다. 진자는 1초에 한 번 흔들리고, 막대가 늘어나기 때문에 주기가 온도에 따라 변한다. 수정은 1초에 32 768번 진동하고, 역시 열을 탄다. 세슘 원자는 1초에 거의 100억 번 진동하며, 그 주파수에는 거의 아무것도 영향을 주지 못한다.
시계의 정확도는 오차로 나타낸다 — 하루에 표준에서 얼마나 벗어나는가. 주파수가 올바른 값에서 벗어난 비율에 86 400 s를 곱한 것이 하루 오차다.
시계들은 얼마나 어긋날까
선반에 진자시계, 수정시계, 원자시계가 놓여 있다. 셋 모두 표준에 맞춘 뒤, 정해진 온도의 방에 두었다. 진자에서는 강철 막대가 열로 늘어나 시계가 늦어진다. 수정은 25 °C에서 정확하고 다른 온도에서는 늦어진다. 원자시계는 온도를 거의 타지 않는다. '지난 날수' 슬라이더로 시간을 앞으로 보내고, '1년' 버튼은 한 번에 365일로 맞춘다. 각 시계 위에 그 오차가 보인다. 파랑은 표준, 놋쇠색은 진자, 초록은 원자시계, 빨강은 늦음. 아래에는 세 가지 보기가 있다. '오차'는 각 계기의 날짜별 누적 오차를 로그 눈금으로 보여 준다. '진동'은 각 진동자의 움직임을 보일 만큼 느리게 보여 준다. '정확도'는 해시계부터 광시계까지 여러 시계의 상대 오차를 보여 준다.
반으로 나누기 쉬운 수
32 768은 2의 15제곱이다. 주파수를 반으로 나누는 분주기를 15단 이은 회로가 수정의 진동을 정확히 1초에 한 펄스로 바꾼다. 이 주파수의 수정 진동자는 몇 밀리미터 크기라 손목시계에 들어간다. 더 높은 주파수는 쓰지 않는다. 그런 진동자는 전력을 더 많이 먹기 때문이다.
02 · 환산
단위 · 주파수 · 시간 척도초에서 일, 년, 헤르츠로
원하는 단위로 시간을 입력한다. 첫 번째 탭은 초, 분, 시간, 일, 년으로 환산한다. 두 번째는 주파수와 세슘 진동 수로. 세 번째는 TAI, UTC, GPS 시간 척도가 어떻게 다른지 보여 준다.
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가장 짧은 레이저 섬광은 수십 아토초 동안 이어진다. 우주의 나이는 약 4·10¹⁷ s다. 그 사이에 35자릿수가 있다. 같은 초가 빛에도 별에도 잣대가 된다.
04 · 측정 기기
진자 · 수정 · 분수 · 광격자주파수가 높을수록 시계는 정확하다
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05 · 표기 규칙
s에 점 없음 · 시각은 따로길이는 초로, 시각은 시계로
시간의 길이는 수와 기호 사이를 띄어 쓴다: 45 s, 2.5 ms. 시각은 ISO 8601에 따라 쓴다: 2026-10-02T14:30:05Z. 분과 시는 SI와 함께 쓸 수 있지만 접두어는 붙이지 않는다.
'sec', 'msec', 'hrs'는 SI 기호가 아니다. 시각은 쌍점으로, 시간의 길이는 단위로 쓰는 것이 편하다. 빗금이 든 날짜는 나라마다 다르게 읽히므로 연-월-일 순으로 쓴다. 대문자 S는 지멘스이지 초가 아니다. 천 단위는 띄어서 구분한다.
06 · 이웃 단위
시간과 주파수07 · 역사 부문
자료 · 하위헌스의 진자에서 원자 분수까지초는 어떻게 하늘에서 원자로 이사했나
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윤초와 그 폐지
원자시 TAI는 고르게 흐르지만, 지구는 고르지 않게, 평균적으로 더 느리게 돈다. 상용시가 태양의 정오에서 멀어지지 않도록 1972년부터 UTC에 윤초를 더했다 — 27번, 마지막은 2016년 12월 31일. 그런 날의 1분은 61초였다.
컴퓨터와 거래소, 항법에게 여분의 1초는 고장의 원인이다. 2022년 국제 도량형 총회는 늦어도 2035년까지 윤초 추가를 멈추고, UTC가 지구 자전에서 더 멀어지도록 허용하기로 했다.
오른쪽은 윤초 순간의 문자판이다. 23:59:59 다음에 시계가 23:59:60을 보이고, 그 뒤에야 자정이 온다.
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