秒とは何ですか？

概要

この記事では、時間の計測の歴史と秒の科学的な定義について探求します。古代の暦からグレゴリオ暦の導入まで、時間の計測の発展を検討します。また、原子時計の開発とセシウム-133を時間の計測の標準として使用することについても議論します。最後に、ラジオ信号からグローバル・ポジショニング・システムまで、現代社会で広く使用されている原子時計についても見ていきます。

時間計測の歴史

人類の歴史のほとんどの期間、古代文明は、夜空の着実な進行を追跡する独自のカレンダーで時間を計測していました。私たちが知る秒は、グレゴリオ暦が世界中に広まった16世紀後半に導入されました。グレゴリオ暦は、地球が自転することによって1日が定義され、それぞれの日が24時間、それぞれの時間が60分、それぞれの分が60秒に分割されるようになっています。

秒の発展

秒が最初に定義されたとき、それは有用な時間の単位よりも数学的なアイデアでした。牧場のコミュニティでは、日々と時間を計測することがほとんどのタスクには十分でした。都市が高速な鉄道で相互接続されるようになるまで、正確な時間計測について合意する必要がある都市はありませんでした。1950年代には、数多くのグローバルシステムが、できるだけ正確に秒単位の時間を計測する必要があるようになりました。

原子時計の導入

その結果、研究者たちは、時間計測の新しい基盤として原子時計を開発し始めました。原子は、正の電荷を持つ核を周回する負の電荷を持つ電子から構成されており、一定の周波数で回転します。量子力学の法則によって、これらの電子はその場に留まりますが、光や無線波などの電磁場に原子をさらすと、電子の方向をわずかに変えることができます。そして、正しい周波数で電子を短時間調整すると、振動が作成され、振り子のように見えることができます。通常の振り子がすぐにエネルギーを失うのに対し、電子は何世紀もの間振動することができます。

時間の計測の標準

一貫性を維持し、振動をより簡単に計測するために、研究者たちは原子を蒸発させ、より相互作用性の低く揮発性の低い状態に変換します。しかし、このプロセスは原子の驚くほど速い振動を遅くしません。一部の原子は、1秒間に90億回以上振動することができ、原子時計は時間の計測において比類のない解像度を持っています。また、同じ元素同士であれば、同じ電磁波を使用する2人の研究者は完全に一貫した時計を作成することができます。1967年、国際度量衡委員会の第13回総会で、研究者たちはセシウム-133を時間の計測の標準として決定しました。

今日の原子時計の使用

今日、原子時計は地球上やそれ以上で使用されています。ラジオ信号発信機からグローバル・ポジショニング・システムの衛星まで、これらのデバイスは、私たちが世界的に一貫した時間を維持し、比類のない精度で測定するのを助けるために同期されています。

結論

秒や原子時計の発展により、前例のない精度と正確性を実現することができるようになり、時間計測が革新されました。セシウム-133を時間の計測の標準として使用することにより、時間が世界中で一貫性を持つようになり、国際旅行から衛星通信まであらゆることが容易になりました。原子時計のおかげで、数世紀前には想像もできなかった精度で時間を計測することができます。