À esquerda oscila um pêndulo de latão: uma oscilação completa leva 2 s, uma única passagem, exatamente um segundo. Através dele transparece a letra s. À direita, um átomo de césio sobe no tubo de uma fonte atômica e cai de volta. Cada vez que atravessa a cavidade de cobre, brilha nas micro-ondas. O mostrador indica 9 192 631 770 — tantas oscilações cabem em um segundo. Uma luz de gravação pisca.
Ficha da unidade
unidade de base do SIrev. 2026-10Segundo s
Unidade de base do SI · grandeza: tempo
O segundo foi tirado da Terra e entregue ao átomo
Por muito tempo o segundo foi uma fração do dia: 1/86 400 de uma volta da Terra. Depois se descobriu que a Terra é um relógio ruim. Ela desacelera por causa das marés, e terremotos e correntes no núcleo mudam a duração do dia em milissegundos. Relógios mais regulares que a Terra passaram a notar sua marcha irregular.
Desde 1967 o segundo é fixado pelo átomo de césio 133. Seu elétron externo pode passar entre dois níveis, e a essa transição corresponde uma radiação de frequência exatamente 9 192 631 770 Hz. O segundo é o tempo em que transcorrem essas oscilações. Todos os átomos de césio são iguais, por isso o segundo é o mesmo em qualquer laboratório do mundo.
As melhores fontes de césio erram menos de um segundo em 300 milhões de anos. Outras unidades também dependem do segundo: o metro é fixado pela velocidade da luz e pelo segundo, e o quilograma pela constante de Planck, pelo metro e pelo segundo.
O símbolo do segundo é um s minúsculo, sem ponto: «30 s». Em russo escreve-se «с». O S maiúsculo é o siemens, unidade de condutância. A grandeza tempo escreve-se com t minúsculo; o período de oscilação, com T maiúsculo.
O segundo de tempo e o segundo de arco ″ — 1/3600 de grau. O dia do relógio e uma volta da Terra: a Terra gira de forma irregular, e seu dia passa de 86 400 s por um ou dois milissegundos. Por isso às vezes se acrescenta um segundo intercalar ao tempo atômico.
01 · Definição
oscilações · contagem · desvio dos relógiosTodos os relógios são feitos do mesmo jeito. Dentro há algo que repete um mesmo movimento em intervalos iguais: um pêndulo, uma lâmina de quartzo, um elétron em um átomo. E há um contador que conta as repetições. O segundo é apenas um acordo sobre quantas repetições de qual movimento contar.
Quanto mais alta a frequência das oscilações e quanto menos ela depende das condições externas, mais preciso o relógio. Um pêndulo bate uma vez por segundo, e seu período muda com a temperatura porque a haste se alonga. O quartzo oscila 32 768 vezes por segundo e também sente o calor. O átomo de césio oscila quase dez bilhões de vezes por segundo, e quase nada afeta sua frequência.
A precisão de um relógio é indicada pelo desvio — quanto ele vai se afastar do padrão em um dia. A fração em que a frequência difere da correta, multiplicada por 86 400 s, é o desvio diário.
Quanto os relógios vão se afastar
Em uma prateleira há um relógio de pêndulo, um de quartzo e um atômico. Os três foram acertados pelo padrão e depois deixados em uma sala a uma temperatura dada. No pêndulo a haste de aço se alonga com o calor, e ele atrasa. O quartzo é exato a 25 °C e atrasa em qualquer outra temperatura. Para o relógio atômico a temperatura quase não importa. Com o controle «dias passados» avance o tempo; o botão «Ano» põe de uma vez 365 dias, e acima de cada relógio aparece seu desvio. Em azul o padrão, em latão o pêndulo, em verde o relógio atômico, em vermelho o atraso. Embaixo há três vistas. «Desvio» é o erro acumulado de cada instrumento por dias em escala logarítmica. «Oscilações» mostra o movimento de cada oscilador, desacelerado até ficar visível. «Precisão» dá o erro relativo de diversos relógios, do de sol ao óptico.
Um número fácil de dividir ao meio
32 768 é dois elevado a quinze. Um circuito de quinze divisores de frequência por dois transforma as oscilações do quartzo em exatamente um pulso por segundo. Um diapasão de quartzo para essa frequência tem poucos milímetros e cabe em um relógio de pulso. Não se usa frequência maior: esse diapasão consumiria mais energia.
02 · Conversão
unidades · frequência · escalas de tempoDe segundos a dias, anos e hertz
Digite um tempo em qualquer unidade. A primeira aba o converte em segundos, minutos, horas, dias e anos. A segunda, em frequência e número de oscilações do césio. A terceira mostra em que diferem as escalas de tempo TAI, UTC e GPS.
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Os pulsos de laser mais curtos duram algumas dezenas de attossegundos; a idade do Universo é de cerca de 4·10¹⁷ s. Entre eles há 35 ordens de grandeza. O mesmo segundo serve de medida para a luz e para as estrelas.
04 · Instrumentos de medição
pêndulo · quartzo · fonte · rede ópticaQuanto mais alta a frequência, mais preciso o relógio
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05 · Regras de escrita
s sem ponto · hora do dia à parteDuração em segundos, instante pelo relógio
Uma duração escreve-se com número e símbolo separados por espaço: 45 s, 2,5 ms. Um instante escreve-se segundo a ISO 8601: 2026-10-02T14:30:05Z. O minuto e a hora podem ser usados com o SI, mas não recebem prefixos.
«sec», «msec» e «hrs» não são símbolos do SI. A hora do dia escreve-se melhor com dois-pontos, e uma duração, com unidades. Uma data com barras é lida de modo diferente em cada país, por isso se escreve ano-mês-dia. O S maiúsculo é o siemens, não o segundo; os milhares são separados por espaço.
06 · Unidades vizinhas
tempo e frequência1 Hz = 1/s — oscilações por segundo.
mO percurso da luz em 1/299 792 458 s.
d86 400 s — e a marcha irregular da Terra.
07 · Secção histórica
arquivo · do pêndulo de Huygens à fonte atômicaComo o segundo se mudou do céu para o átomo
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O segundo intercalar e sua abolição
O tempo atômico TAI corre regularmente, enquanto a Terra gira de forma irregular e, em média, mais devagar. Para que a hora civil não se afastasse do meio-dia solar, desde 1972 se acrescentou ao UTC um segundo intercalar — 27 vezes, a última em 31 de dezembro de 2016. Nesses dias um minuto durou 61 segundos.
Para computadores, bolsas e navegação, um segundo a mais é fonte de falhas. Em 2022 a Conferência Geral de Pesos e Medidas decidiu parar de acrescentar segundos intercalares até 2035 e deixar o UTC se afastar mais da rotação da Terra.
À direita, um mostrador no momento de um segundo intercalar: depois de 23:59:59 o relógio mostra 23:59:60, e só então chega a meia-noite.
Catálogo de grandezas
Tempo e frequência · 12 fichas
Índice · todas as grandezas numa só páginaO laboratório à entrada do índiceUma gota de ácido muda a cor do sumo, o sal tinge a chama, a água congela com uma pancada. Por baixo, todas as fichas do Simetrium, por disciplina e por ordem alfabética.Abrir o índice →
