Dygn
Enhet utanför SI, tillåten för användning · storhet: tid
Solen återvänder inte till samma punkt på himlen efter tjugofyra timmar. I slutet av december varar dygnet en halv minut längre, i mitten av september ett tjugotal sekunder kortare, och på ett år ritar skillnaden en åtta på himlen.
01 · Definition
Ett dygn är exakt 86 400 sekunder, alltså tjugofyra timmar. Det är en definition genom SI-sekunden och inte genom jordens rotation: planeten är inte längre bunden till den och släpar i genomsnitt efter med ungefär en millisekund per dygn.
Dygn finns det i själva verket flera sorter. Det sideriska är tiden för ett varv av jorden i förhållande till de avlägsna stjärnorna, tjugotre timmar femtiosex minuter. Soldygnet är tiden mellan två middagar, och det är längre: medan jorden snurrar hinner den nästan en grad längs sin bana, och för att solen åter ska stå i söder måste dessa fyra minuter vridas till. På ett år lägger sig de extra varven ihop till exakt ett ytterligare stjärndygn: det finns 366 av dem på ett år mot 365 soldygn.
Men inte heller soldygnet är konstant. Banan är elliptisk, och på vintern går jorden fortare — alltså måste mer vridas till. Axeln lutar, och projektionen av rörelsen på himmelsekvatorn ändras med årstiden. De två verkningarna läggs ihop och ger en spridning på ungefär en minut mellan det längsta och det kortaste sanna dygnet. Medelsoldygnet är en fiktion, införd av astronomer just därför att ur inte kan gå ojämnt.
Den samlade skillnaden mellan sann och medelsoltid kallas tidsekvation. På grund av den går ett solur än före, än efter, och solen, fotograferad vid samma timme året runt, ritar en åtta på himlen — analemman. Det är den enda figur som inte ritas av ett instrument, utan av oenigheten mellan två definitioner av samma dygn.
Till vänster analemman: solens läge vid samma klockslag året runt. Vågrätt tidsekvationen, lodrätt deklinationen. Till höger det sanna soldygnets längd detta datum mot jämna tjugofyra timmar. Den andra reglaget flyttar platsen inom tidszonen och visar när middagen infaller enligt klockan på väggen.
På ett dygn hinner jorden ungefär en grad längs sin bana. Varvet i förhållande till stjärnorna är redan fullbordat, men solen har flyttat sig, och planeten måste vrida till en bit — just de där fyra minuterna.
02 · Omräkning
Skriv in ett värde — bladet räknar om det
Dygnet är tillåtet jämsides med minuten och timmen, men prefix används inte på det: något ”kilodygn” finns inte i någon standard. För längre perioder går man över till året, för kortare till timmen.
Det julianska dygnet i astronomin är exakt 86 400 SI-sekunder och inget mer: en obruten räkning från middagen den 1 januari 4713 f.Kr., utan månader, skottår och kalenderreformer. Det är detta som gör att en förmörkelse nedtecknad av babyloniska skrivare kan jämföras med en mätning gjord i går.
Marsdygnet är trettionio minuter längre än vårt. Rover-teamen fick leva efter det de första månaderna av ett uppdrag och flytta arbetsdagen fyrtio minuter varje gång — på ungefär fem veckor gick schemat ett varv runt urtavlan.
| Anmärkning | |||
|---|---|---|---|
| {u} | {name} | {value} | {note} |
03 · Storleksordningar
andra världars dygn04 · Mätinstrument
Vad man fångar planetens varv med
Ett rör fäst strikt i meridianens plan: det kan bara höjas och sänkas. Astronomen fångar ögonblicket då en stjärna korsar tråden, och ur en rad sådana passager följer stjärndygnets längd. I två sekler var detta det noggrannaste ur som fanns — noggrant just därför att himlen själv tjänade som pendel.
En fri pendel i ett vakuumkärl, med en styrd tvilling utanför. På 1930-talet blev sådana ur noggrannare än jordens rotation, och det var de som först visade att planeten inte håller tidtabell.
Sedan 1967 är sekunden definierad genom en övergång i cesiumatomen, och dygnet blev exakt 86 400 sådana sekunder. Bandet till planeten kapades: jorden må nu gå före eller efter, dygnet ändras inte ett hår.
Två antenner på olika kontinenter lyssnar på samma kvasar, och ur skillnaden i signalens ankomst bestäms jordens orientering till bråkdelar av en millisekund. Så mäts dygnets längd i dag — det är planeten som prövas mot himlen, inte tvärtom.
05 · Skrivregler
d med liten bokstav, prefix finns inte
Den internationella beteckningen är ett litet d utan punkt; på svenska skriver man också ”dygn” utskrivet. Stort D är upptaget av dioptrin, så skiftläget spelar roll. I sammansatta enheter står dygnet med mittpunkt eller snedstreck: mg/(kg·d), mm/d.
Sista raden är ingen hårklyveri utan källan till verkliga haverier. Ett dygn med skottsekund rymmer 86 401 av dem, och kod som förutsätter exakt 86 400 går sönder den dagen — så skedde 2012 och åter 2015.
06 · Grannenheter
Dygnet står mellan timmen och året, och båda banden är ojämna på sitt sätt: i ett dygn ryms exakt tjugofyra timmar, men på ett år 365,2422 dygn, och ingen avrundning skaffar bort den bråkdelen — den flyttar den bara in i kalendern.
1/24 dygn
86 400 s
365,25 d
Hos Venus vänder tecknet i det första sambandet: den roterar baklänges, och dess soldygn är kortare än dess stjärndygn. JD är det julianska datumet, en obruten dygnräkning för astronomin.
07 · Historisk del
Hur dygnet lösgjordes från jorden
Sekunden definieras som 1/86 400 av medelsoldygnet. Definitionen höll i nästan halvtannat sekel och tycktes orubblig: jorden var det tillförlitligaste ur som stod till buds.
Kvarts- och pendelur visar det: dygnets längd vandrar med millisekunder under året. Skulden ligger hos den årstidsbundna omfördelningen av luftmassor och hos tidvattnet — planeten är ingen stel kropp och håller ingen tidtabell.
En kompromiss: uren går efter atomen, men vart par år skjuts en extra sekund in i skalan så att middagen inte vandrar bort från solen. Tjugosju inskott på ett halvt sekel, alla för en skillnads skull som ingen märker utan instrument.
Generalkonferensen beslutar att sluta skjuta in sekunder: digitala system går sönder av dem oftare än avvikelsen från solen besvärar någon. Till 2035 skiljs skalan slutgiltigt från planeten.
En enhet som slutat sammanfalla med företeelsen
Tidvattenfriktionen bromsar jorden: månen drar i havet, bukten hamnar efter rotationen och håller planeten tillbaka. Dygnet blir omkring 1,8 millisekunder längre per sekel — under devon nådde det inte tjugotvå timmar, och korallernas tillväxtband bekräftar det: omkring 400 band per år.
Därför är dagens dygn en enhet som ärligt lösgjorts från den företeelse den är uppkallad efter. 86 400 sekunder är ett tal; planetens rotation är ett förlopp som inte längre ryms i det — skillnaden fylls av skottsekunder, och från 2035 låter man den helt enkelt växa.
Katalog · måttenheter
Ett datablad för varje storhet
Sju SI-basenheter, tjugotvå härledda med egna namn och storheter utanför systemet som varken tekniken eller kalendern klarar sig utan.