Femtosekunde

Einheit
Norm	SI-Einheitensystem
Einheitenname	Sekunde
Einheitenzeichen	s (siehe Anmerkung) ″
Beschriebene Größe(n)	Zeit, Zeitspanne, Dauer; Periodendauer; Zeitkonstante
Größensymbol(e)	t
Dimensionsname	Zeit
Dimensionssymbol	T
In SI-Einheiten	SI-Basiseinheit
In CGS-Einheiten	CGS-Basiseinheit
In Planck-Einheiten	1 s = 1,9·1043
Benannt nach	lat. pars minuta secunda „der zum zweiten Mal verminderte Teil (einer Stunde)“
Siehe auch: Jahr, Monat, Tag, Stunde, Minute Anmerkung: Früher auch: sec. Ein hochgestelltes $\mathrm{\,{}^{s}}$ ist nicht normgerecht.

Die Sekunde (verkürzt von lat. pars minuta secunda „der zum zweiten Mal verminderte Teil (einer Stunde)“) ist die Basiseinheit der Zeit im internationalen Einheitensystem (SI).

Im SI-Einheitensystem ist die Sekunde durch ein atomares Zeitnormal, die Atomsekunde, definiert, da dies eine erheblich größere Genauigkeit und langfristige Konstanz gewährleistet als astronomische Zeitnormale.

Definition

Eine Sekunde ist das 9 192 631 770-fache der Periodendauer der dem Übergang zwischen den beiden Hyperfeinstrukturniveaus des Grundzustandes von Atomen des Nuklids ¹³³Cs entsprechenden Strahlung.

Definitionsgemäß ist die Sekunde also das Vielfache der Periode einer Mikrowelle, die mit einem ausgewählten Niveauübergang im Caesiumatom in Resonanz ist. Daher wird sie als Atomsekunde bezeichnet. Atomuhren basieren auf der Messung dieses Übergangs.

Alte Definitionen

Bis 1967 beruhte die Sekunde auf astronomischen Messungen:

• Sonnensekunde (bis in die 1950er-Jahre): Der Bruchteil $\tfrac{1}{86.400}$ des mittleren Sonnentages.

  Diese Festlegung wurde eingeführt, damit ein durchschnittlicher Sonnentag 24 × 60 × 60 Sekunden lang ist. Dies entspricht der Zeit, innerhalb der die Sonne wieder an der gleichen Stelle zu sehen ist. (Diese Zeit entspricht nicht völlig der Zeit, die die Erde für eine Umdrehung braucht - diese ist um ca. 1/365 kürzer und dauert nur etwa 86.164 Sekunden. Die Differenz ergibt sich aus der Tatsache, dass die jährliche Umdrehung der Erde um die Sonne in die Berechnung des Tages mit eingeht.)

• Ephemeridensekunde: Der Bruchteil $\tfrac{1}{31.556.925{,}9747}$ des tropischen Jahres am 0. Januar 1900 (= 31. Dezember 1899) um 12 Uhr UT.

Von der alten zur neuen Definition

1938 erbrachten Adolf Scheibe und Udo Adelsberger an der Physikalisch-Technischen Reichsanstalt den Nachweis ihrer 1934 gemachten und nach Ausräumung eigener Bedenken 1935 veröffentlichten, umwälzenden Entdeckung, die Erdrotationsgeschwindigkeit sei nicht konstant. Die astronomische Tageslänge ist wegen der Verlangsamung der Erdrotation (Gezeitenreibung) und einiger unregelmäßiger Änderungen durch Magmaströme zwischen Erdmantel und Erdkern als Grundlage des Zeitnormals schlechter geeignet als die von ihnen damals entwickelten Quarzuhren. Durch die Verlangsamung der Erdrotation verschiebt sich der Sonnentag gegenüber dem Zeittag. Zur Kompensation wurden Schaltsekunden eingeführt, um alle Uhren mit dem zwar nur um Sekundenbruchteile, aber länger werdenden Sonnentag zu synchronisieren.

Abgeleitete Maßeinheiten

10 Sekunden im Leben einer Armbanduhr

SI-Präfixe

Name	Yotta	Zetta	Exa	Peta	Tera	Giga	Mega	Kilo	Hekto	Deka
Symbol	Y	Z	E	P	T	G	M	k	h	da
Faktor	1024	1021	1018	1015	1012	109	106	103	102	101
Name	Yokto	Zepto	Atto	Femto	Piko	Nano	Mikro	Milli	Zenti	Dezi
Symbol	y	z	a	f	p	n	µ	m	c	d
Faktor	10−24	10−21	10−18	10−15	10−12	10−9	10−6	10−3	10−2	10−1

Auf die Sekunde können SI-Vorsätze angewendet werden. Die Vorsätze mit positivem Exponenten der zugehörigen Zehnerpotenz sind jedoch nicht üblich. Stattdessen werden die von der Sekunde abgeleiteten und nicht zum SI gehörenden Einheiten Minute, Stunde und Tag verwendet. Diese sind in Deutschland gesetzliche Einheiten. Es gilt:

• 1 Attosekunde = 10^-18 Sekunden
• 1 Femtosekunde = 10^-15 Sekunden
• 1 Pikosekunde = 10^-12 Sekunden
• 1 Nanosekunde = 1000 Pikosekunden = 10^-9 Sekunden
• 1 Mikrosekunde = 1000 Nanosekunden = 10^-6 Sekunden
• 1 Millisekunde = 1000 Mikrosekunden = 10^-3 Sekunden
• 1 Sekunde = 1000 Millisekunden
• 1 Minute = 60 Sekunden
• 1 Stunde = 60 Minuten = 3.600 Sekunden
• 1 Tag = 24 Stunden = 1.440 Minuten = 86.400 Sekunden
• 1 Woche = 7 Tage = 168 Stunden = 10.080 Minuten = 604.800 Sekunden
• 1 Jahr = 52,1775 Wochen = 365,2425 Tage = 8.765,82 Stunden = 525.949,2 Minuten = 31.556.952 Sekunden
  1 SI-Jahr = 52,17857 Wochen = 365,25 Tage = 8.766 Stunden = 31.557.600 Sekunden

Größenbeispiele

• $1\,\text{Jahr} \approx \pi \cdot 10^7 (1 \pm 0{,}5%) \,\mathrm{s}$
• Die Zeit zwischen zwei menschlichen Herzschlägen liegt in Ruhe meist etwa bei einer Sekunde.
• In einer Nanosekunde (10^-9 s) legt das Licht die Strecke von etwa 30 cm zurück. Daraus ergibt sich folgende Merkregel: 1 „Lichtfuß“ = 1 ft / Lichtgeschwindigkeit ≈ 1 Nanosekunde
• Eine Pikosekunde (10^-12 s) ist demzufolge die Zeitspanne, in der das Licht $\tfrac{1}{1000}$ „Fuß“, also etwa 0,3 mm zurücklegt.
• Für weitere Größenbeispiele siehe Größenordnung (Zeit).

Verwandte Themen

• Bei Uhrwerken unterscheidet man Schleichende Sekunden und Springende Sekunden.
• Jiffy ist ein nicht näher spezifizierter Bruchteil einer Sekunde.
• Ein Sekundenpendel benötigt pro Halbschwingung eine Sekunde.
• Der Sekundentheodolit ist ein Winkelmesser mit einer Genauigkeit von einer Bogensekunde.
• Der Sekundenschlaf ist ein kurzer Müdigkeitsanfall.
• Sekundentakt bezeichnet sowohl eine Tarifform als auch wiederkehrende Ereignisse in schneller Folge.

Weblinks

• Die Sekundendefinition von 1967 bei der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt
• Zeit - Physikalisch-Technische Bundesanstalt

SI-Basiseinheiten

Meter | Kilogramm | Sekunde | Ampere | Kelvin | Mol | Candela