左邊一個黃銅擺在擺動:完整一次擺動需要 2 s,單程恰好一秒。字母 s 透過它隱約可見。右邊,一個銫原子在原子噴泉的管中上升又落下。每次穿過銅質諧振腔,它都會在微波中閃亮。顯示屏讀數 9 192 631 770——一秒鐘裡正好有這麼多次振盪。記錄指示燈在閃爍。
單位頁
SI 基本單位修訂 2026-10秒 s
SI 基本單位 · 量:時間
秒從地球手裡拿走,交給了原子
很長時間裡,秒是一天的一小部分:地球自轉一周的 1/86 400。後來發現地球是一只糟糕的鐘。潮汐讓它變慢,地震和地核中的流動讓一天的長度變化幾毫秒。比地球走得更穩的鐘開始察覺它不均勻的步伐。
自 1967 年起,秒由銫-133 原子確定。它的外層電子可以在兩個能級之間躍遷,與這一躍遷對應的輻射頻率恰好是 9 192 631 770 Hz。秒就是經歷這麼多次振盪所需的時間。所有銫原子都相同,所以秒在世界上任何實驗室裡都一樣。
最好的銫噴泉鐘在 3 億年裡誤差不到一秒。其他單位也依賴於秒:公尺通過光速和秒來固定,公斤通過普朗克常數、公尺和秒來固定。
秒的符號是小寫 s,不加點:「30 s」。俄語寫作 «с»。大寫 S 是西門子,電導單位。時間這個量用小寫 t 表示,振盪周期用大寫 T。
時間的秒和角秒 ″——1/3600 度。時鐘的一天和地球自轉一周:地球自轉不均勻,它的一天比 86 400 s 長一兩毫秒。所以原子時有時要加上一個閏秒。
01 · 定義
振盪 · 計數 · 鐘的偏差所有的鐘構造都一樣。裡面有某種東西以相等的間隔重複同一個動作:擺、石英片、原子中的電子。還有一個計數器數這些重複。秒不過是一種約定:數哪種動作的多少次重複。
振盪頻率越高、越不依賴外界條件,鐘就越準。擺每秒擺動一次,它的周期隨溫度變化,因為擺桿會伸長。石英每秒振動 32 768 次,也會感受到熱。銫原子每秒振盪近一百億次,幾乎沒有什麼能影響它的頻率。
鐘的準確度由它的偏差表示——一天裡它會離標準多遠。頻率偏離正確值的比例乘以 86 400 s,就是每天的偏差。
這些鐘會差多遠
架子上放著一只擺鐘、一只石英鐘和一只原子鐘。三只鐘都按標準對好,然後放進一個給定溫度的房間。擺鐘裡的鋼桿受熱伸長,鐘就走慢。石英在 25 °C 時準確,在其他任何溫度下都會走慢。原子鐘幾乎不在乎溫度。用「已過天數」滑塊把時間往前推;「一年」按鈕一下子設成 365 天,每只鐘上方都顯示它的偏差。藍色是標準,黃銅色是擺,綠色是原子鐘,紅色是落後。下面有三個視圖。「偏差」是每台儀器按天累積的誤差,用對數刻度。「振盪」顯示每個振子的運動,放慢到看得見。「準確度」給出從日晷到光鐘各種鐘的相對誤差。
一個容易對半分的數
32 768 是二的十五次方。一個由十五級二分頻器組成的電路,把石英的振盪變成每秒恰好一個脈衝。這個頻率的石英音叉只有幾公釐長,能裝進手表。更高的頻率不用:那樣的音叉會更耗電。
02 · 換算
單位 · 頻率 · 時間尺度從秒到天、年和赫茲
以任意單位輸入一段時間。第一個分頁把它換算成秒、分、小時、天和年。第二個換算成頻率和銫的振盪次數。第三個顯示 TAI、UTC 和 GPS 三種時間尺度有何不同。
| {k} | {v} | {note} |
最短的雷射閃光只持續幾十阿托秒,宇宙的年齡約為 4·10¹⁷ s。兩者之間相差 35 個數量級。同一個秒既是光的尺度,也是星辰的尺度。
04 · 測量儀器
擺 · 石英 · 噴泉 · 光晶格頻率越高,鐘越準
{title}
{text}
05 · 書寫規則
s 不加點 · 時刻另寫時長用秒,時刻看鐘
時長寫成數字和符號,中間空一格:45 s、2.5 ms。時刻按 ISO 8601 書寫:2026-10-02T14:30:05Z。分和小時可以與 SI 並用,但不加詞頭。
「sec」「msec」和「hrs」都不是 SI 符號。一天中的時刻用冒號寫更方便,時長用單位寫。帶斜線的日期在不同國家讀法不同,所以按年-月-日書寫。大寫 S 是西門子,不是秒;千位用空格分隔。
06 · 相鄰單位
時間與頻率07 · 歷史部分
檔案 · 從惠更斯的擺到原子噴泉秒是怎樣從天上搬進原子裡的
{title}
{text}
閏秒及其取消
原子時 TAI 均勻流逝,而地球轉得不均勻,平均也更慢。為了不讓民用時間偏離太陽正午,從 1972 年起 UTC 加入閏秒——共 27 次,最後一次在 2016 年 12 月 31 日。這樣的日子裡,一分鐘有 61 秒。
對電腦、交易所和導航來說,多出的一秒是故障的來源。2022 年,國際計量大會決定最遲在 2035 年停止加閏秒,讓 UTC 離地球自轉更遠一些。
右邊是閏秒那一刻的表盤:23:59:59 之後,鐘顯示 23:59:60,然後才到午夜。
量的目錄
時間與頻率 · 12 個單位頁
目錄 · 所有量都在一頁目錄入口處的實驗室一滴酸改變果汁的顏色,鹽為火焰染色,水被輕敲一下就結冰。下面是 Simetrium 的全部頁面,按學科和字母順序排列。開啟目錄 →






