01 · 定義
數千年來,秒由地球的自轉來計量。1967 年,它被從行星上解開,繫到了銫原子上 —— 地球被證明是一台不夠精確的鐘。
一秒是與銫-133 原子基態兩個超精細能階之間躍遷相對應的輻射的 9 192 631 770 個週期。這個數字看似隨意,但它的選取使新秒在當時的精度內與舊的天文秒重合。此後地球變慢了:一天比 86 400 秒長幾毫秒,差額透過插入閏秒來抵消。
秒以下是 SI 詞頭:ms、µs、ns、ps。往上則是巴比倫的遺產:分鐘、小時、天。千秒在生活中不存在,儘管形式上是合法的。
02 · 換算
輸入一段時間間隔 —— 護照會替您換算
時間是 SI 與六十進位共存的唯一的量:分鐘和小時不屬於 SI,但被允許與秒並列使用。表中的年是儒略年,365.25 天:光年背後正是它。
分鐘、小時和天按定義是秒的精確倍數:60、3600、86 400。但日曆上的一天可能包含 86 401 秒:當與地球自轉的偏差達到 0.9 s 時,就會插入閏秒。
| 單位 | 名稱 | 數值 | 出現場合 |
|---|---|---|---|
| ns | 奈秒 | 9·10¹⁰ | 處理器時脈週期、網路延遲、GPS |
| µs | 微秒 | 9·10⁷ | 電子學測量、響應時間 |
| ms | 毫秒 | 90 000 | 人的反應、影片畫格、ping |
| s | 秒 | 90 | SI 中時間的基本寫法 |
| min | 分鐘 | 1.5 | SI 之外,獲准使用:時刻表、體育 |
| h | 小時 | 0.025 | SI 之外,獲准使用:工作、費率 |
| d | 天 | 0.001042 | SI 之外,獲准使用:日曆、期限 |
| 週 | 星期 | 1.488·10⁻⁴ | 日常與規劃,SI 之外 |
| a | 年(儒略) | 2.852·10⁻⁶ | 365.25 天 —— 光年所用的年 |
1 min = 60 s · 1 h = 3600 s · 1 d = 86 400 s —— 按定義的精確倍數
03 · 數量級
從攸秒到宇宙年齡秒:一次心跳
04 · 測量儀器
用什麼來數秒
基準:把冷卻的原子雲拋向上方,用微波照射兩次。不穩定度 10⁻¹⁶。
雷射晶格中的鍶或鐿離子。準確度 10⁻¹⁸ —— 秒的新定義候選者。
頻率 2¹⁵ 赫茲的石英音叉:連續十五次二分頻恰好得到一秒。手錶、手機、計量表。
每顆衛星都載有原子鐘;接收機免費從天上取時。奈秒 —— 整個導航都靠它們支撐。
05 · 書寫規則
符號為小寫:s,而非「秒鐘」的各種縮寫
秒不是以人名命名,所以符號小寫且不帶點。「sec」和「msec」來自打字機時代;在 SI 中是 s 和 ms。分鐘和小時寫作 min 和 h,一天中的時刻用冒號:14:05,而不是 14 h 05 min。
06 · 相鄰單位
秒站在半個 SI 的分母上:赫茲是秒的倒數,貝克是每秒一次衰變,公尺每秒是速度。動一動秒,三者一起滑走。
1 / s
SI 基礎
公尺每秒
公尺也是從秒中長出來的:自 1983 年起,它透過光速和秒來定義 —— 也就是說,長度的準確度永遠不會超過時間。
07 · 歷史區
在原子之前,秒是什麼
平太陽日的一個分數。地球減速並不均勻,所以這樣的秒在緩慢地「漂移」。
1900.0 回歸年的一個分數:時間被繫到地球繞太陽的公轉上,而不是一天上。
恆星日的一個分數 —— 地球相對恆星的自轉。比普通的秒短 0.27 %。
六十進位的序列並未止於秒:在「第二小分」之後是第三分,即秒的 1/60。
秒是 SI 中最精確的單位,其餘單位都依賴它
公斤的復現準確度為 10⁻⁸,公尺為 10⁻¹¹,而秒在銫噴泉中達到 10⁻¹⁶,在光學鐘中達到 10⁻¹⁸。因此,公尺、燭光、安培和伏特的定義都建立在秒之上:它為整個體系設定了準確度的上限。這樣的鐘在宇宙存在的時間裡誤差不到一秒 —— 正因如此,下一次重新定義已在討論之中,將不再基於銫。
目錄 · 國際單位制
每個量一本護照
七個基本單位、二十二個有專名的導出單位,以及退出使用的計量制度檔案。每個都是獨立的一頁:定義、量綱、換算、儀器、書寫規則。共 33 種語言。
基本單位
打開秒的護照有專名的導出單位
陶土色 —— 定義中含有秒的那些歷史計量制度
記法檔案護照語言
33 種語言。符號 s 和公式不翻譯 —— 它們在所有語言版本中完全一致;翻譯的是說明、示例以及各種文字的書寫規則。