ثانية

الثانية (رمزها: s ) هي وحدة زمنية مشتقة من تقسيم اليوم ، أولاً إلى ساعات ، ثم إلى دقائق ، وأخيراً إلى ثوانٍ، ليصبح المجموع 24 × 60 × 60 = 86400 ثانية في اليوم. هذا التعريف، المستند إلى 1/86400 من دوران الأرض ، لا يزال مستخدماً في نظام التوقيت العالمي 1 ( UT1).

التعريف الحالي والرسمي في النظام الدولي للوحدات (SI) أكثر دقة:

أما الثاني [...] فيُعرَّف بأخذ القيمة العددية الثابتة لتردد السيزيوم (Cs)، Δ ν _Cs ، وهو تردد الانتقال الفائق الدقيق للحالة الأرضية غير المضطربة لذرة Cs-133 ، ليكون 9 192 631 770 عند التعبير عنه بوحدة هرتز ، وهو ما يساوي s ⁻¹ . ^[¹^]

تم اعتماد هذا التعريف الحالي في عام 1967 عندما أصبح من الممكن تعريف الثانية بناءً على الخصائص الأساسية للطبيعة باستخدام ساعات السيزيوم . ^{[ 2 ]} ونظرًا لتغير سرعة دوران الأرض وتباطؤها بشكل طفيف للغاية ، تُضاف ثانية كبيسة على فترات غير منتظمة إلى التوقيت المدني ^{[ ملاحظة 1 ]} للحفاظ على تزامن الساعات مع دوران الأرض.

أصل الكلمة

كلمة "دقيقة" مشتقة من اللاتينية: pars minuta prima ، وتعني "الجزء الصغير الأول"، أي التقسيم الأول للساعة - تقسيمها إلى ستين، وكلمة "ثانية" مشتقة من pars minuta secunda ، وتعني "الجزء الصغير الثاني"، أي تقسيمها مرة أخرى إلى ستين. ^[³^]

الاستخدامات

تحتوي الساعات التناظرية عادةً على ستين علامة على مينائها، تمثل الثواني (والدقائق)، وعقرب ثوانٍ لرصد مرور الوقت بالثواني. أما الساعات الرقمية، فغالباً ما تحتوي على عداد ثوانٍ مكون من رقمين .

تُستخدم بادئات النظام الدولي للوحدات (SI) غالبًا مع كلمة "ثانية" للدلالة على أجزاء الثانية: الميلي ثانية (أجزاء من الألف)، والميكرو ثانية (أجزاء من المليون)، والنانو ثانية (أجزاء من المليار)، وأحيانًا وحدات أصغر من الثانية. تُحسب مضاعفات الثانية عادةً بالساعات والدقائق. مع أن بادئات النظام الدولي للوحدات قد تُستخدم أيضًا لتكوين مضاعفات الثانية مثل الكيلو ثانية (أجزاء من الألف)، إلا أن هذه الوحدات نادرًا ما تُستخدم عمليًا. من الأمثلة الشائعة على أجزاء صغيرة من الثانية معالج دقيق بتردد 1 جيجاهرتز، وله دورة زمنية تبلغ 1 نانو ثانية. غالبًا ما تُعبّر سرعات غالق الكاميرا عن أجزاء من الثانية ، مثل 1/30 ثانية أو 1/1000 ثانية .

استُخدمت التقسيمات السداسية لليوم، المستندة إلى التقويم الفلكي، منذ الألفية الثالثة قبل الميلاد، وإن لم تكن تُعادل الثواني كما نعرفها اليوم. ^{[ 4 ]} لم يكن بالإمكان قياس التقسيمات الزمنية الصغيرة آنذاك، لذا استُنتجت هذه التقسيمات رياضيًا. وكانت ساعات البندول، التي اختُرعت في القرن السابع عشر، أولى الساعات التي استطاعت حساب الثواني بدقة. وبدايةً من خمسينيات القرن العشرين، أصبحت الساعات الذرية أكثر دقة من دوران الأرض، ولا تزال تُعتبر المعيار حتى اليوم.

الساعات والتوقيت الشمسي

الساعة الميكانيكية، التي لا تعتمد على قياس الموقع الدوراني النسبي للأرض، تحافظ على توقيت ثابت يُسمى التوقيت المتوسط ، ضمن حدود دقتها الذاتية. وهذا يعني أن كل ثانية ودقيقة وأي تقسيم زمني آخر تحسبه الساعة له نفس المدة الزمنية لأي تقسيم زمني مماثل. أما الساعة الشمسية ، التي تقيس الموقع النسبي للشمس في السماء ويُسمى التوقيت الظاهري ، فلا تحافظ على توقيت ثابت. فالتوقيت الذي تُظهره الساعة الشمسية يختلف باختلاف فصول السنة، مما يعني أن الثواني والدقائق وأي تقسيم زمني آخر لها مدة مختلفة في أوقات مختلفة من السنة. قد يختلف وقت اليوم المقاس بالتوقيت المتوسط عن التوقيت الظاهري بما يصل إلى 15 دقيقة، لكن اليوم الواحد يختلف عن اليوم الذي يليه بمقدار ضئيل فقط؛ فـ 15 دقيقة هي فرق تراكمي على مدار جزء من السنة. ويعود هذا التأثير بشكل رئيسي إلى ميل محور الأرض بالنسبة لمدارها حول الشمس.

لقد أدرك علماء الفلك منذ العصور القديمة الفرق بين التوقيت الشمسي الظاهري والتوقيت المتوسط، ولكن قبل اختراع الساعات الميكانيكية الدقيقة في منتصف القرن السابع عشر، كانت الساعات الشمسية هي الساعات الموثوقة الوحيدة، وكان التوقيت الشمسي الظاهري هو المعيار الوحيد المقبول بشكل عام.

الأحداث ووحدات الزمن بالثواني

تُكتب أجزاء الثانية عادةً بالصيغة العشرية، مثل 2.01 ثانية، أو ثانيتين وجزء من مئة من الثانية. أما مضاعفات الثانية فتُكتب عادةً بالدقائق والثواني، أو الساعات والدقائق والثواني، مفصولة بنقطتين رأسيتين، مثل 11:23:24، أو 45:23 (قد تُسبب الصيغة الأخيرة بعض الالتباس، لأنها تُستخدم أيضًا للدلالة على الساعات والدقائق). نادرًا ما يكون من المنطقي التعبير عن فترات زمنية أطول كالساعات أو الأيام بالثواني، لأنها أعداد كبيرة يصعب فهمها. بالنسبة لوحدة الثانية في النظام المتري، توجد بادئات عشرية تُمثل من ^10⁻³⁰ إلى ^10³⁰ ثانية.

من وحدات الزمن الشائعة بالثواني: الدقيقة 60 ثانية، الساعة 3600 ثانية، اليوم 86400 ثانية، الأسبوع 604800 ثانية، السنة (باستثناء السنوات الكبيسة ) 31536000 ثانية، والقرن ( الغريغوري ) 3155695200 ثانية في المتوسط، مع استثناء الثواني الكبيسة . أما في علم الفلك، فالسنة اليوليانية 31557600 ثانية بالضبط.

بعض الأحداث الشائعة بالثواني هي: يسقط حجر حوالي 4.9 متر من السكون في ثانية واحدة؛ يتأرجح بندول طوله حوالي متر واحد في ثانية واحدة، لذلك فإن ساعات البندول لها بندولات طولها حوالي متر واحد؛ يركض أسرع العدائين 10 أمتار في ثانية واحدة؛ تنتقل موجة المحيط في المياه العميقة حوالي 23 مترًا في ثانية واحدة؛ ينتقل الصوت حوالي 343 مترًا في ثانية واحدة في الهواء؛ يستغرق الضوء 1.3 ثانية للوصول إلى الأرض من سطح القمر، وهي مسافة 384400 كيلومتر.

وحدات أخرى تتضمن الثواني

تُعدّ الثانية جزءًا أساسيًا من وحدات أخرى، مثل التردد المُقاس بالهرتز ( مقلوب الثانية أو s⁻¹ ⁾ ، والسرعة بالمتر في الثانية، والتسارع بالمتر في الثانية المربعة. وتُقاس وحدة البيكريل في النظام المتري ، وهي مقياس للتحلل الإشعاعي، بمقلوب الثانية، كما تُستخدم قوى أعلى للثانية في مشتقات التسارع مثل الارتجاج . وعلى الرغم من أن العديد من الوحدات المشتقة للأشياء اليومية تُعبّر عنها بوحدات زمنية أكبر، وليست بالثواني، إلا أنها تُعرّف في النهاية بدلالة الثانية في النظام الدولي للوحدات؛ ويشمل ذلك الوقت المُعبّر عنه بالساعات والدقائق، وسرعة السيارة بالكيلومترات في الساعة أو الأميال في الساعة، واستهلاك الكهرباء بالكيلوواط ساعة، وسرعة القرص الدوار بالدورات في الدقيقة.

علاوة على ذلك، تُعرَّف معظم وحدات النظام الدولي للوحدات الأساسية الأخرى من خلال علاقتها بالثانية: يُعرَّف المتر بتحديد سرعة الضوء (في الفراغ) لتكون 299,792,458 م/ث بالضبط؛ كما تعتمد تعريفات وحدات النظام الدولي الأساسية الأخرى، مثل الكيلوغرام والأمبير والكلفن والشمعة ، على الثانية . الوحدة الأساسية الوحيدة التي لا يعتمد تعريفها على الثانية هي المول ، ووحدتان فقط من الوحدات المشتقة الـ 22 المذكورة، وهما الراديان والستراديان ، لا تعتمدان على الثانية أيضًا.

معايير ضبط الوقت

تعتمد مجموعة من الساعات الذرية المنتشرة حول العالم على الإجماع لتحديد الوقت: حيث "تصوّت" هذه الساعات على الوقت الصحيح، ويتم توجيه جميع الساعات المصوّتة للموافقة على هذا الإجماع، والذي يُسمى التوقيت الذري الدولي (TAI). ويُقاس التوقيت الذري الدولي بالثواني الذرية. ^{[ 5 ]}^{: 207-218}

يُعرَّف التوقيت المدني ليتوافق مع دوران الأرض. والمعيار الدولي لحفظ الوقت هو التوقيت العالمي المنسق (UTC). يستخدم هذا المقياس الزمني نفس الثواني الذرية التي يستخدمها التوقيت الذري (TAI)، ولكنه يُضيف أو يُحذف الثواني الكبيسة حسب الحاجة لتصحيح التغيرات في معدل دوران الأرض. ^{[ 5 ]}^{: 16-17، 207}

يُعدّ UT1، وهو شكل من أشكال التوقيت العالمي ، مقياسًا زمنيًا لا تتطابق فيه الثواني تمامًا مع الثواني الذرية . ويُحدد UT1 بدوران الأرض بالنسبة للشمس، ولا يحتوي على أي ثوانٍ كبيسة. ^{[ 5 ]}^{: 68، 232.} ويختلف UT1 دائمًا عن التوقيت العالمي المنسق (UTC) بأقل من ثانية.

ساعة شبكية بصرية

على الرغم من أنها لم تُدرج بعد ضمن أي معيار زمني، إلا أن الساعات الشبكية البصرية ذات الترددات ضمن طيف الضوء المرئي موجودة الآن، وتُعدّ من أدق الساعات على الإطلاق. وقد سجّلت ساعة سترونتيوم بتردد 430 تيراهيرتز ، ضمن النطاق الأحمر للضوء المرئي، الرقم القياسي للدقة خلال العقد الثاني من الألفية الثانية: إذ تتقدم أو تتأخر بأقل من ثانية واحدة خلال 15 مليار سنة، وهي مدة أطول من العمر المُقدّر للكون. ويمكن لهذه الساعة قياس تغير في ارتفاعها يصل إلى 2 سم فقط من خلال التغير في معدلها الناتج عن تمدد الزمن بفعل الجاذبية . ^[⁶^]

تاريخ التعريف

لم يكن هناك سوى ثلاثة تعريفات للثانية: كجزء من اليوم، وكجزء من السنة المستنبطة، وكتردد الميكروويف لساعة ذرية من السيزيوم ، والتي حقق كل منها تقسيمًا ستينيًا لليوم.

التقسيمات الستينية للوقت واليوم في التقويم

ابتكرت الحضارات في العصر الكلاسيكي وما قبله تقسيمات للتقويم والأقواس باستخدام النظام الستيني للعد، فكانت الثانية آنذاك جزءًا ستينيًا من اليوم (الثانية القديمة = اليوم / 60 × 60 ) ، وليس جزءًا من الساعة كما في الثانية الحديثة ( الساعة / 60 × 60 ) . وكانت الساعات الشمسية والساعات المائية من أوائل أدوات قياس الوقت، حيث كانت وحدات الزمن تُقاس بدرجات القوس. كما استُخدمت وحدات زمنية افتراضية أصغر من تلك التي يمكن تمثيلها على الساعات الشمسية.

وردت إشارات إلى "الثانية" كجزء من الشهر القمري في كتابات فلاسفة الطبيعة في العصور الوسطى، وهي عبارة عن تقسيمات رياضية لا يمكن قياسها ميكانيكياً. ^{[ ملاحظة 2 ]}^{[ ملاحظة 3 ]}

جزء من اليوم الشمسي

ظهرت الساعات الميكانيكية الأولى، بدءًا من القرن الرابع عشر، وكانت تعرض الساعة مقسمة إلى أنصاف، وأثلاث، وأرباع، وأحيانًا إلى 12 جزءًا، ولكن ليس إلى 60 جزءًا. في الواقع، لم تكن الساعة تُقسم عادةً إلى 60 دقيقة لأنها لم تكن منتظمة المدة. لم يكن من العملي لضبط الوقت مراعاة الدقائق حتى ظهور أولى الساعات الميكانيكية التي تعرض الدقائق قرب نهاية القرن السادس عشر. كانت الساعات الميكانيكية تحسب الوقت المتوسط ، على عكس الوقت الظاهري الذي تعرضه الساعات الشمسية . وبحلول ذلك الوقت، كانت التقسيمات الزمنية السداسية راسخة في أوروبا. ^{[ ملاحظة 4 ]}

ظهرت أقدم الساعات التي تعرض الثواني خلال النصف الثاني من القرن السادس عشر. وأصبح قياس الثانية دقيقًا مع تطور الساعات الميكانيكية. وأقدم ساعة تعمل بنابض، مزودة بعقرب ثوانٍ، هي ساعة غير موقعة تحمل صورة أورفيوس، موجودة في مجموعة فريمرسدورف، ويعود تاريخها إلى ما بين عامي 1560 و 1570. [9]: 417-418 [10] خلال الربع الثالث من القرن السادس عشر، بنى تقي الدين ساعة بعلامات كل 1/5 ^دقيقة^.^[¹¹^]^في^عام¹⁵⁷⁹ ، بنى جوست بورغي ساعة ^{لويليام}^من^هيس تعرض الثواني . [ 9 ^]^:¹⁰⁵^في^عام 1581، أعاد تيكو براهي تصميم الساعات التي كانت تعرض الدقائق فقط في مرصده ، فأصبحت تعرض الثواني أيضًا، على الرغم من عدم دقة هذه الثواني. وفي عام 1587، اشتكى تيكو من اختلاف ساعاته الأربع بمقدار أربع ثوانٍ زائدًا أو ناقصًا. ^[⁹^]^:¹⁰⁴

في عام 1656، اخترع العالم الهولندي كريستيان هويغنز أول ساعة بندولية. كان طول بندولها أقل بقليل من متر، مما منحها تأرجحًا كل ثانية، وميزانًا يعمل كل ثانية. كانت هذه أول ساعة قادرة على قياس الوقت بدقة بالثواني. وبحلول ثلاثينيات القرن الثامن عشر، أي بعد ثمانين عامًا، أصبحت ساعات جون هاريسون البحرية قادرة على قياس الوقت بدقة تصل إلى ثانية واحدة في مئة يوم.

في عام 1832، اقترح غاوس استخدام الثانية كوحدة أساسية للزمن في نظامه للوحدات المليمترية-المليغرامية-الثانية . وفي عام 1862، صرّحت الجمعية البريطانية لتقدم العلوم (BAAS) بأن "جميع العلماء متفقون على استخدام الثانية من التوقيت الشمسي المتوسط كوحدة للزمن". ^{[ 12 ]} واقترحت الجمعية رسميًا نظام CGS في عام 1874، إلا أن هذا النظام استُبدل تدريجيًا على مدى السبعين عامًا التالية بوحدات MKS . استخدم كل من نظامي CGS وMKS الثانية نفسها كوحدة أساسية للزمن. واعتُمد نظام MKS دوليًا خلال أربعينيات القرن العشرين، حيث عُرّفت الثانية بأنها 1/86400 من اليوم الشمسي المتوسط.

جزء من سنة تقويمية

في أواخر أربعينيات القرن العشرين، تطورت ساعات مذبذبات الكريستال الكوارتزي، التي تعمل بتردد حوالي 100 كيلوهرتز، لتحافظ على دقة زمنية أفضل من جزء واحد من 10⁸ ^خلال يوم كامل. واتضح أن دقة هذه الساعات، مجتمعة، تفوق دقة دوران الأرض حول محورها. كما أدرك علماء القياس أن مدار الأرض حول الشمس (سنة) أكثر استقرارًا من دورانها حول محورها. وقد أدى ذلك إلى مقترحات، في وقت مبكر من عام 1950، لتعريف الثانية بأنها جزء من السنة.

وُصفت حركة الأرض في جداول نيوكومب للشمس (1895)، والتي قدمت صيغة لتقدير حركة الشمس بالنسبة إلى حقبة 1900 استنادًا إلى رصد فلكي أُجري بين عامي 1750 و1892. ^{[ 13 ]} وقد أدى ذلك إلى اعتماد الاتحاد الفلكي الدولي (IAU) في عام 1952 مقياسًا زمنيًا فلكيًا مُعبرًا عنه بوحدات السنة النجمية في تلك الحقبة. ^[¹⁴^] ويُحقق هذا المقياس الزمني المُستنبط توافقًا بين المواقع المرصودة للأجرام السماوية ونظريات نيوتن الديناميكية لحركتها. ^[¹³^] وفي عام 1955، اختار الاتحاد الفلكي الدولي السنة المدارية ، التي تُعتبر أكثر جوهرية من السنة النجمية، كوحدة زمنية. ولم تُقاس السنة المدارية في هذا التعريف، بل حُسبت من صيغة تصف متوسط السنة المدارية الذي يتناقص خطيًا بمرور الوقت.

في عام 1956، أُعيد تعريف الثانية بدلالة السنة بالنسبة لتلك الحقبة . وبذلك، عُرّفت الثانية بأنها "الكسر 1 / 31,556,925.9747 من السنة المدارية ليوم 0 يناير 1900 عند الساعة 12 بالتوقيت الفلكي". ^[¹³^] وقد اعتُمد هذا التعريف كجزء من النظام الدولي للوحدات في عام 1960. ^[¹⁵^]

التعريف الذري

حتى أفضل الساعات الميكانيكية والكهربائية وساعات الكوارتز البلورية تعاني من اختلافات في الدقة نتيجةً للظروف البيئية؛ لذا يُعدّ "الاهتزاز" الطبيعي والدقيق في الذرة المُنشّطة أفضل بكثير لقياس الوقت. يختلف تردد الاهتزاز (أي الإشعاع) باختلاف نوع الذرة وكيفية إثارتها. ^{[ 16 ]} منذ عام 1967، عُرّفت الثانية بأنها "مدة 9,192,631,770 دورة من الإشعاع الموافق للانتقال بين مستويي الطاقة الفائقة الدقة للحالة الأرضية لذرة السيزيوم-133 ". تم اختيار طول هذه الثانية ليتوافق تمامًا مع طول الثانية الفلكية المُعرّفة سابقًا. تستخدم الساعات الذرية هذا التردد لقياس الثواني عن طريق عدّ الدورات في الثانية عند هذا التردد. يُعدّ هذا النوع من الإشعاع من أكثر الظواهر الطبيعية استقرارًا وقابلية للتكرار. تصل دقة الجيل الحالي من الساعات الذرية إلى ثانية واحدة في بضع مئات الملايين من السنين. منذ عام 1967، تم تطوير الساعات الذرية القائمة على ذرات أخرى غير السيزيوم-133 بدقة متزايدة بمقدار 100 ضعف. لذلك، من المخطط وضع تعريف جديد للثانية. ^{[ 17 ]}

تحدد الساعات الذرية الآن طول الثانية والمعيار الزمني العالمي. ^{[ 5 ]}^{: 231-232}

طاولة

تطور الثاني
قرارات اللجنة الدولية للأوزان والمقاييس	قرار اللجنة العامة للرصد والتسعير	معلومة
وبحسب قرارات الجمعية العامة الثامنة للاتحاد الفلكي الدولي (روما، 1952)، فإن الثانية من زمن التقويم الفلكي (ET) هي الكسر ${\frac {12960276813}{408986496}}\times 10^{-9}$ من السنة الاستوائية لعام 1900 يناير 0 الساعة 12 صباحًا بالتوقيت الشرقي.	أما الثاني فهو الكسر ${\frac {1}{31556925.9747}}$ من السنة الاستوائية لعام 1900 يناير 0 في الساعة 12 بتوقيت التقويم الفلكي.	1956 اللجنة الدولية للأوزان والمقاييس المؤتمر العام الحادي عشر للإدارة العامة لعام 1960، القرار رقم 9
المعيار الذي سيتم استخدامه هو الانتقال بين مستويي الدقة الفائقة F=4، M=0 و F=3، M=0 للحالة الأرضية $^{2}S_{1/2}$ من ذرة السيزيوم 133، غير المتأثرة بالمجالات الخارجية، وأن تردد هذا الانتقال تم تعيينه بقيمة 9192631770 هرتز.	أما الثاني فهو مدة 9,192,631,770 دورة من الإشعاع الموافق للانتقال بين مستويي الطاقة الفائقة الدقة للحالة الأرضية لذرة السيزيوم 133	القرار الثالث عشر للجنة العامة للإدارة العامة رقم 1 CIPM 1967
يشير هذا التعريف إلى أن ذرة السيزيوم في حالة سكون وغير مضطربة. ونتيجة لذلك، يتطلب التطبيق العملي تصحيح القياسات لمراعاة سرعة الذرات بالنسبة إلى إطار الساعة المرجعي، والمجالات المغناطيسية والكهربائية بما في ذلك إشعاع الجسم الأسود المحيط، وتأثيرات تبادل اللف المغزلي، وأي اضطرابات أخرى محتملة.	أكدت اللجنة الدولية للأوزان والمقاييس (CIPM) في اجتماعها عام 1997 ما يلي: يشير هذا التعريف إلى ذرة السيزيوم في حالة سكون عند درجة حرارة 0 كلفن. وكان الهدف من هذه الملاحظة هو توضيح أن تعريف الثانية في النظام الدولي للوحدات (SI) يعتمد على ذرة سيزيوم غير متأثرة بإشعاع الجسم الأسود، أي في بيئة درجة حرارتها 0 كلفن، وأنه ينبغي بالتالي تصحيح ترددات معايير التردد الأولية للانزياح الناتج عن الإشعاع المحيط، كما ورد في اجتماع فريق عمل CCTF عام 1999.	تمت إضافة الحاشية في الاجتماع الرابع عشر للجنة الاستشارية للوقت والتردد في عام 1999 أُضيفت الحاشية في الاجتماع السادس والثمانين (1997) للجنة الدولية لإدارة شؤون الموظفين (CIPM) - الطبعة السابعة لعام 1998 - كتيب النظام الدولي للوحدات
يشير تعريف الوحدة إلى حالة مثالية يمكن الوصول إليها عمليًا مع قدر من عدم اليقين. وبناءً على ذلك، يجب فهم تعريف الوحدة الثانية على أنه يشير إلى الذرات الخالية من أي اضطراب، في حالة سكون، وفي غياب المجالات الكهربائية والمغناطيسية. سيكون من المبرر إعادة تعريف الثاني في المستقبل إذا أمكن تحقيق هذه الشروط المثالية بسهولة أكبر بكثير مما هو عليه الحال مع التعريف الحالي. ينبغي فهم تعريف الثانية على أنه تعريف وحدة الزمن الخاص: فهو ينطبق في نطاق مكاني صغير يشترك في حركة ذرة السيزيوم المستخدمة لتحقيق التعريف. في مختبر صغير بما يكفي لإهمال تأثيرات عدم انتظام مجال الجاذبية مقارنةً بعدم اليقين في حساب الثانية، تُحسب الثانية الصحيحة بعد تطبيق تصحيح النسبية الخاصة لسرعة الذرة في المختبر. ومن الخطأ تصحيح مجال الجاذبية المحلي.	أما الثانية، والتي يرمز لها بالرمز s، فهي وحدة الزمن في النظام الدولي للوحدات. ويتم تعريفها بأخذ القيمة العددية الثابتة لتردد السيزيوم، ΔνCs ، _وهو تردد الانتقال فائق الدقة للحالة الأرضية غير المضطربة لذرة السيزيوم 133، والذي يساوي 9192631770 عند التعبير عنه بوحدة هرتز، وهو ما يساوي s ⁻¹ . إن الإشارة إلى الذرة غير المضطربة تهدف إلى توضيح أن تعريف الثانية في النظام الدولي للوحدات يعتمد على ذرة السيزيوم المعزولة التي لا تتأثر بأي مجال خارجي، مثل إشعاع الجسم الأسود المحيط. أما الوحدة الثانية، بهذا التعريف، فهي وحدة الزمن الخاص بمفهوم النظرية النسبية العامة. ولتوفير مقياس زمني منسق، تُدمج إشارات الساعات الأساسية المختلفة في مواقع مختلفة، والتي يجب تصحيحها لمراعاة انزياحات تردد السيزيوم النسبية (انظر القسم 2.3.6). اعتمدت اللجنة الدولية للأوزان والمقاييس (CIPM) تمثيلات ثانوية متنوعة للثانية، استنادًا إلى عدد مختار من الخطوط الطيفية للذرات أو الأيونات أو الجزيئات. ويمكن تحديد الترددات غير المضطربة لهذه الخطوط بدقة نسبية لا تقل عن دقة تمثيل الثانية استنادًا إلى تردد الانتقال فائق الدقة للسيزيوم ^-133 ، ولكن يمكن إعادة إنتاج بعضها بثبات أعلى.	تم تحديد التعريف الحالي في عام 2018، ودخل حيز التنفيذ بعد أن وافق المجلس العام السادس والعشرون لإدارة السياسات العامة على إعادة التعريف في 20 مايو 2019. كتيب SI رقم 9

إعادة تعريف المستقبل

في عام 2022، تم تحقيق أفضل دقة في قياس الثانية باستخدام ساعات معيارية أولية من السيزيوم، مثل IT-CsF2 وNIST-F2 وNPL-CsF2 وPTB-CSF2 وSU-CsFO2 وSYRTE-FO2. تعمل هذه الساعات عن طريق تبريد سحابة من ذرات السيزيوم باستخدام الليزر إلى درجة حرارة ميكروكلفن واحد (10⁻⁶ ^كلفن ) في مصيدة مغناطيسية بصرية. ثم تُطلق هذه الذرات الباردة عموديًا بواسطة ضوء الليزر. بعد ذلك، تخضع الذرات لإثارة رامزي في تجويف ميكروويف. ثم يتم الكشف عن نسبة الذرات المثارة بواسطة أشعة الليزر. تتميز هذه الساعات بـ^يبلغ عدم اليقين المنهجي 5 × 10⁻¹⁶ ، أي ما يعادل 50 بيكو ثانية في اليوم. ويساهم نظام من عدة نوافير حول العالم في التوقيت الذري الدولي. كما تدعم ساعات السيزيوم هذه قياسات التردد البصري.

تعتمد الساعات الضوئية على الانتقالات الضوئية المحظورة في الأيونات أو الذرات. وتتراوح تردداتها حول10-15 ^هرتز ، مع عرض خط طبيعي $\Delta f$ بتردد نموذجي يبلغ 1 هرتز، لذا فإن عامل الجودة (Q) يبلغ حوالي10 ¹⁵ ، أو حتى أعلى. تتميز هذه الساعات بثبات أفضل من ساعات الميكروويف، مما يعني أنها تُسهّل تقييم حالات عدم اليقين الأقل. كما أنها تتمتع بدقة زمنية أفضل، مما يعني أن الساعة "تدق" بشكل أسرع. ^{[ 18 ]} تستخدم الساعات الضوئية إما أيونًا واحدًا، أو شبكة ضوئية مع10 ⁴ –10 ⁶ ذرات.

ثابت ريدبيرج

إن التعريف القائم على ثابت ريدبيرج سيتضمن تثبيت القيمة عند قيمة معينة: $R_{\infty}={\frac {m_{\text{e}}e^{4}}{8\varepsilon _{0}^{2}h^{3}c}}={\frac {m_{\text{e}}c\alpha ^{2}}{2h}}$ يصف ثابت ريدبيرغ مستويات الطاقة في ذرة الهيدروجين بتقريب غير نسبي. $E_{n}\approx -{\frac {R_{\infty }ch}{n^{2}}}$ .

الطريقة الوحيدة الممكنة لتصحيح ثابت ريدبيرغ هي حصر الهيدروجين وتبريده. وهذا صعبٌ لأن الهيدروجين خفيفٌ جدًا وذراته تتحرك بسرعةٍ فائقة، مما يُسبب انزياحات دوبلر. الإشعاع اللازم لتبريد الهيدروجين –121.5 نانومتر – يمثل ذلك صعوبة أيضاً. وتتمثل عقبة أخرى في تحسين دقة حسابات الديناميكا الكهربائية الكمية، وتحديداً إزاحة لامب في انتقال 1s-2s لذرة الهيدروجين. ^{[ 19 ]}

متطلبات

يجب أن يشمل أي تعريف جديد تحسين موثوقية الساعات الضوئية. ويجب أن تُسهم الساعات الضوئية في التوقيت الذري العالمي قبل أن يُقرّ المكتب الدولي للأوزان والمقاييس أي تعريف جديد. كما يجب تطوير طريقة موحدة لإرسال الإشارات قبل إعادة تعريف الثانية، مثل الألياف الضوئية. ^{[ 19 ]}

مضاعفات النظام الدولي للوحدات

تُستخدم بادئات النظام الدولي للوحدات (SI) عادةً للأوقات الأقصر من ثانية واحدة، ولكن نادرًا ما تُستخدم لمضاعفات الثانية. وبدلًا من ذلك، يُسمح باستخدام بعض الوحدات غير التابعة للنظام الدولي للوحدات مع النظام الدولي للوحدات : الدقائق ، والساعات ، والأيام ، وفي علم الفلك ، السنوات اليوليانية . ^{[ 20 ]}

مضاعفات النظام الدولي للثواني (ث)
قيمة	رمز النظام الدولي للوحدات	اسم	قيمة	رمز النظام الدولي للوحدات	اسم	ما يعادل
المضاعفات الفرعية			مضاعفات
10⁻¹ ثانية	ds	جزء من الثانية	10 ^ثانية	das	عشر ثوانٍ	10 ثوانٍ
10⁻² ثانية	سي إس	سنتي ثانية	10 ² ثانية	hs	هيكتوثانية	دقيقة واحدة و40 ثانية
10⁻³ ثانية	آنسة	ميلي ثانية	10 ³ ثانية	ks	كيلو ثانية	16 دقيقة و40 ثانية
10⁻⁶ ثانية	ميكروثانية	ميكروثانية	10 ⁶ ثانية	آنسة	ميغا ثانية	أسبوع واحد، 4 أيام، 13 ساعة، 46 دقيقة، 40 ثانية
10⁻⁹ ثانية	ns	نانوثانية	10 ⁹ ثانية	جي إس	جيجا ثانية	31.7 سنة
10⁻¹² ثانية	ملاحظة:	البيكو ثانية	10 ¹² ثانية	تس	تيرا ثانية	31700 سنة
10−15 ثانية	fs	الفيمتوثانية	10 ¹⁵ ثانية	ملاحظة:	بيتا ثانية	31.7 مليون سنة
10⁻¹⁸ ثانية	مثل	أتوثانية	10 ¹⁸ ثانية	إس	إكسا ثانية	31.7 مليار سنة
10⁻²¹ ثانية	zs	زيبتوثانية	10 ²¹ ثانية	Zs	زيتا ثانية	31.7 تريليون سنة
10⁻²⁴ ثانية	نعم	يوكتوثانية	10 ²⁴ ثانية	نعم	يوتا ثانية	31.7 كوادريليون سنة
10⁻²⁷ ثانية	rs	رونتو ثانية	10 ²⁷ ثانية	روبية	رونا الثانية	31.7 كوينتيليون سنة
10-30 ثانية	qs	كويكتو ثانية	10 ³⁰ ثانية	أسئلة	كويتا ثانية	31.7 سيكستليون سنة

انظر أيضاً

ملحوظات

↑ يتم ضبط التوقيت المدني ، بشكل مباشر أو غير مباشر، على التوقيت العالمي المنسق ، الذي يتضمن الثواني الكبيسة. وتُستخدم مقاييس زمنية أخرى في المجالات العلمية والتقنية التي لا تتضمن الثواني الكبيسة.
↑ في عام 1000،العالم الفارسي البيروني ، الذي كتب باللغة العربية، مصطلح "الثانية" ، وحدد تقسيم الوقت بين الأهلة الجديدة في أسابيع معينة على أنه عدد من الأيام والساعات والدقائق والثواني والأثلاث والأرباع بعد ظهر يوم الأحد.^{[ 7 ]}
↑ في عام 1267، قام العالم الإنجليزي روجر بيكون ، الذي عاش في العصور الوسطى، بتعريف تقسيم الوقت بين البدرين، وذلك من خلال كتابته باللغة اللاتينية، على أنه عدد من الساعات والدقائق والثواني والأثلاث والأرباع ( horae و minuta و secunda و tertia و quarta ) بعد الظهر في تواريخ تقويمية محددة.^{[ 8 ]}
↑ تجدر الإشارة إلى أن 60 هو أصغر مضاعف للأعداد الستة الأولى في العد. لذا، فإن الساعة ذات الـ 60 قسمًا ستحتوي على علامات للثلث، والرابع، والخامس، والسدس، والجزء من اثني عشر (الساعات)؛ أيًا كانت الوحدات التي من المرجح أن تقيس بها الساعة الوقت، فستحتوي على علامات.

مراجع

↑ "كتيب النظام الدولي للوحدات (2019)" (ملف PDF) . كتيب النظام الدولي للوحدات . المكتب الدولي للأوزان والمقاييس . صفحة 130. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 23 مايو 2019. تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 مايو 2019 .
↑ جيل، باتريك (28 أكتوبر 2011). "متى ينبغي لنا تغيير تعريف الثاني؟" . المعاملات الفلسفية للجمعية الملكية أ: العلوم الرياضية والفيزيائية والهندسية . 369 ( 1953): 4109-4130 . Bibcode : 2011RSPTA.369.4109G . doi : 10.1098/rsta.2011.0237 . PMID 21930568. S2CID 6896025 .
↑ "ثانية | أصل كلمة ثانية من موقع etymonline" . www.etymonline.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 أكتوبر 2024 .
↑ "الرياضيات - المصادر الرياضية القديمة" . موسوعة بريتانيكا . تم الاطلاع عليه في 20 سبتمبر 2021 .
1 2 3 4 مكارثي، دينيس د .؛ سيدلمان، ب. كينيث (2009). الزمن: من دوران الأرض إلى الفيزياء الذرية . فاينهايم: وايلي.
↑ فينسنت، جيمس (22 أبريل 2015). "أدق ساعة بُنيت على الإطلاق لا تتأخر إلا ثانية واحدة كل 15 مليار سنة" . ذا فيرج . مؤرشف من الأصل في 27 يناير 2018. تم الاطلاع عليه في 26 يناير 2018 .
↑ البيروني (1879) [1000]. تسلسل الأمم القديمة . ترجمة سي. إدوارد ساشاو. ص 147-149 . مؤرشف من الأصل في 16 سبتمبر 2019. تم الاطلاع عليه في 23 فبراير 2016 .
↑ بيكون، روجر (2000) [1267]. أعمال روجر بيكون الرئيسية . ترجمة روبرت بيل بيرك. مطبعة جامعة بنسلفانيا . الجدول المقابل للصفحة 231. ISBN 1-85506-856-7.
1 2 3 لاندز، ديفيد س. (1983). ثورة في الزمن . كامبريدج، ماساتشوستس: مطبعة جامعة هارفارد. ISBN 0-674-76802-7.
↑ ويلسبيرجر، يوهان (1975). الساعات . نيويورك: دار دايل للنشر. ISBN 0-8037-4475-7.صورة ملونة بحجم صفحة كاملة: الصفحة الرابعة مع التعليق، ثم الصورة الثالثة بعد ذلك (لا يتم ترقيم الصفحات ولا الصور).
↑ سيلين، هيلين (31 يوليو 1997). موسوعة تاريخ العلوم والتكنولوجيا والطب في الثقافات غير الغربية . سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا. ص 934. ISBN 0-7923-4066-3أُرشف من الأصل في 20 نوفمبر 2016. تم الاطلاع عليه في 23 فبراير 2016 .
↑ جينكين، هنري تشارلز فليمنج ، محرر. (1873). تقارير لجنة المعايير الكهربائية . الجمعية البريطانية لتقدم العلوم. ص 90. مؤرشف من الأصل في 20 نوفمبر 2016. تم الاطلاع عليه في 23 فبراير 2016 .
1 2 3 "الثواني الكبيسة" . قسم التوقيت الدقيق، المرصد البحري الأمريكي . تم الاطلاع عليه في 13 مايو 2025 .
↑ مكاتب التقويم البحري في المملكة المتحدة والولايات المتحدة الأمريكية (1961)، الملحق التفسيري للتقويم الفلكي والتقويم الفلكي الأمريكي والتقويم البحري ، ص 9، ... تم تعريف وقت التقويم ... [تم] اعتماده من قبل الاتحاد الفلكي الدولي في سبتمبر 1952.
↑ "كتيب النظام الدولي للوحدات (2006)" (ملف PDF) . كتيب النظام الدولي للوحدات، الطبعة الثامنة . المكتب الدولي للأوزان والمقاييس . صفحة 112. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 3 مايو 2019. تم الاطلاع عليه في 23 مايو 2019 .
↑ مكارثي، دينيس د .؛ سيدلمان، ب. كينيث (2009). "تعريف ودور الثانية". الزمن: من دوران الأرض إلى الفيزياء الذرية . فاينهايم: وايلي.
↑ مشاريع قرارات المؤتمر العام السابع والعشرين للأوزان والمقاييس في نوفمبر 2022، القسم هـ، صفحة 25
↑ المختبر الفيزيائي الوطني (2011). "متى ينبغي لنا تغيير تعريف الثانية؟". المعاملات الفلسفية للجمعية الملكية أ: العلوم الرياضية والفيزيائية والهندسية . 369 (1953): 4109-4130 . Bibcode : 2011RSPTA.369.4109G . doi : 10.1098 / rsta.2011.0237 . PMID 21930568. S2CID 6896025 .
1 2 جيل، باتريك (28 أكتوبر 2011). "متى ينبغي لنا تغيير تعريف الثاني؟" . المعاملات الفلسفية للجمعية الملكية أ: العلوم الرياضية والفيزيائية والهندسية . 369 ( 1953): 4109-4130 . Bibcode : 2011RSPTA.369.4109G . doi : 10.1098/rsta.2011.0237 . PMID 21930568. S2CID 6896025 .
↑ الاتحاد الفلكي الدولي. "توصيات بشأن الوحدات" . مؤرشف من الأصل في 16 فبراير 2007. تم الاطلاع عليه في 18 فبراير 2007 .تمت إعادة طبعه من "دليل أسلوب الاتحاد الفلكي الدولي" بقلم جي إيه ويلكنسون، كوم. 5، في معاملات الاتحاد الفلكي الدولي XXB (1987).

روابط خارجية

المختبر الفيزيائي الوطني: معايير التردد البصري للأيونات المحصورة
ساعة بصرية عالية الدقة تعمل بأيونات السترونتيوم ؛ المختبر الفيزيائي الوطني (2005)
المجلس الوطني للبحوث في كندا: معيار التردد البصري القائم على أيون واحد محصور
المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST): تعريف الثاني ؛ لاحظ أن ذرة السيزيوم يجب أن تكون في حالتها الأرضية عند درجة حرارة 0 كلفن.
التعريف الرسمي للمكتب الدولي للأوزان والمقاييس (BIPM) للمصطلح الثاني
الثانية الكبيسة: تاريخها ومستقبلها المحتمل
ما هي ساعة ذرة السيزيوم؟
مختبر SLAC: مقاييس الزمن - كوننا من 10 ^{^18} إلى 10 ^{^-18} ثانية. مؤرشف في 25 سبتمبر 2021 على موقع Wayback Machine .

[3] يتم ضبط التوقيت المدني ، بشكل مباشر أو غير مباشر، على التوقيت العالمي المنسق ، الذي يتضمن الثواني الكبيسة. وتُستخدم مقاييس زمنية أخرى في المجالات العلمية والتقنية التي لا تتضمن الثواني الكبيسة.

[9] في عام 1000،العالم الفارسي البيروني ، الذي كتب باللغة العربية، مصطلح "الثانية" ، وحدد تقسيم الوقت بين الأهلة الجديدة في أسابيع معينة على أنه عدد من الأيام والساعات والدقائق والثواني والأثلاث والأرباع بعد ظهر يوم الأحد.^{[ 7 ]}

[11] في عام 1267، قام العالم الإنجليزي روجر بيكون ، الذي عاش في العصور الوسطى، بتعريف تقسيم الوقت بين البدرين، وذلك من خلال كتابته باللغة اللاتينية، على أنه عدد من الساعات والدقائق والثواني والأثلاث والأرباع ( horae و minuta و secunda و tertia و quarta ) بعد الظهر في تواريخ تقويمية محددة.^{[ 8 ]}

[12] تجدر الإشارة إلى أن 60 هو أصغر مضاعف للأعداد الستة الأولى في العد. لذا، فإن الساعة ذات الـ 60 قسمًا ستحتوي على علامات للثلث، والرابع، والخامس، والسدس، والجزء من اثني عشر (الساعات)؛ أيًا كانت الوحدات التي من المرجح أن تقيس بها الساعة الوقت، فستحتوي على علامات.

[BIPM9-1] "كتيب النظام الدولي للوحدات (2019)" (ملف PDF) . كتيب النظام الدولي للوحدات . المكتب الدولي للأوزان والمقاييس . صفحة 130. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 23 مايو 2019. تم الاطلاع عليه بتاريخ 23 مايو 2019 .

[2] جيل، باتريك (28 أكتوبر 2011). "متى ينبغي لنا تغيير تعريف الثاني؟" . المعاملات الفلسفية للجمعية الملكية أ: العلوم الرياضية والفيزيائية والهندسية . 369 ( 1953): 4109-4130 . Bibcode : 2011RSPTA.369.4109G . doi : 10.1098/rsta.2011.0237 . PMID 21930568. S2CID 6896025 .

[4] "ثانية | أصل كلمة ثانية من موقع etymonline" . www.etymonline.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 أكتوبر 2024 .

[5] "الرياضيات - المصادر الرياضية القديمة" . موسوعة بريتانيكا . تم الاطلاع عليه في 20 سبتمبر 2021 .

[McCarthy_2009-6] 1 2 3 4 مكارثي، دينيس د .؛ سيدلمان، ب. كينيث (2009). الزمن: من دوران الأرض إلى الفيزياء الذرية . فاينهايم: وايلي.

[7] فينسنت، جيمس (22 أبريل 2015). "أدق ساعة بُنيت على الإطلاق لا تتأخر إلا ثانية واحدة كل 15 مليار سنة" . ذا فيرج . مؤرشف من الأصل في 27 يناير 2018. تم الاطلاع عليه في 26 يناير 2018 .

[al-Biruni-8] البيروني (1879) [1000]. تسلسل الأمم القديمة . ترجمة سي. إدوارد ساشاو. ص 147-149 . مؤرشف من الأصل في 16 سبتمبر 2019. تم الاطلاع عليه في 23 فبراير 2016 .

[10] بيكون، روجر (2000) [1267]. أعمال روجر بيكون الرئيسية . ترجمة روبرت بيل بيرك. مطبعة جامعة بنسلفانيا . الجدول المقابل للصفحة 231. ISBN 1-85506-856-7.

[Landes-13] 1 2 3 لاندز، ديفيد س. (1983). ثورة في الزمن . كامبريدج، ماساتشوستس: مطبعة جامعة هارفارد. ISBN 0-674-76802-7.

[14] ويلسبيرجر، يوهان (1975). الساعات . نيويورك: دار دايل للنشر. ISBN 0-8037-4475-7.صورة ملونة بحجم صفحة كاملة: الصفحة الرابعة مع التعليق، ثم الصورة الثالثة بعد ذلك (لا يتم ترقيم الصفحات ولا الصور).

[Selin1997-15] سيلين، هيلين (31 يوليو 1997). موسوعة تاريخ العلوم والتكنولوجيا والطب في الثقافات غير الغربية . سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا. ص 934. ISBN 0-7923-4066-3أُرشف من الأصل في 20 نوفمبر 2016. تم الاطلاع عليه في 23 فبراير 2016 .

[16] جينكين، هنري تشارلز فليمنج ، محرر. (1873). تقارير لجنة المعايير الكهربائية . الجمعية البريطانية لتقدم العلوم. ص 90. مؤرشف من الأصل في 20 نوفمبر 2016. تم الاطلاع عليه في 23 فبراير 2016 .

[USNO-17] 1 2 3 "الثواني الكبيسة" . قسم التوقيت الدقيق، المرصد البحري الأمريكي . تم الاطلاع عليه في 13 مايو 2025 .

[18] مكاتب التقويم البحري في المملكة المتحدة والولايات المتحدة الأمريكية (1961)، الملحق التفسيري للتقويم الفلكي والتقويم الفلكي الأمريكي والتقويم البحري ، ص 9، ... تم تعريف وقت التقويم ... [تم] اعتماده من قبل الاتحاد الفلكي الدولي في سبتمبر 1952.

[19] "كتيب النظام الدولي للوحدات (2006)" (ملف PDF) . كتيب النظام الدولي للوحدات، الطبعة الثامنة . المكتب الدولي للأوزان والمقاييس . صفحة 112. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 3 مايو 2019. تم الاطلاع عليه في 23 مايو 2019 .

[20] مكارثي، دينيس د .؛ سيدلمان، ب. كينيث (2009). "تعريف ودور الثانية". الزمن: من دوران الأرض إلى الفيزياء الذرية . فاينهايم: وايلي.

[CGPM2022-Draft-21] مشاريع قرارات المؤتمر العام السابع والعشرين للأوزان والمقاييس في نوفمبر 2022، القسم هـ، صفحة 25

[22] المختبر الفيزيائي الوطني (2011). "متى ينبغي لنا تغيير تعريف الثانية؟". المعاملات الفلسفية للجمعية الملكية أ: العلوم الرياضية والفيزيائية والهندسية . 369 (1953): 4109-4130 . Bibcode : 2011RSPTA.369.4109G . doi : 10.1098 / rsta.2011.0237 . PMID 21930568. S2CID 6896025 .

[:10-23] 1 2 جيل، باتريك (28 أكتوبر 2011). "متى ينبغي لنا تغيير تعريف الثاني؟" . المعاملات الفلسفية للجمعية الملكية أ: العلوم الرياضية والفيزيائية والهندسية . 369 ( 1953): 4109-4130 . Bibcode : 2011RSPTA.369.4109G . doi : 10.1098/rsta.2011.0237 . PMID 21930568. S2CID 6896025 .

[IAU-24] الاتحاد الفلكي الدولي. "توصيات بشأن الوحدات" . مؤرشف من الأصل في 16 فبراير 2007. تم الاطلاع عليه في 18 فبراير 2007 .تمت إعادة طبعه من "دليل أسلوب الاتحاد الفلكي الدولي" بقلم جي إيه ويلكنسون، كوم. 5، في معاملات الاتحاد الفلكي الدولي XXB (1987).

[

[ 2 ]

[ ملاحظة 1 ]

[

[ 4 ]

[ 5 ]

[

[ ملاحظة 2 ]

[ ملاحظة 3 ]

[ ملاحظة 4 ]

دقيقة

في

لويليام

[ 12 ]

[ 13 ]

[

[

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 20 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

اللغة	العربية (RTL)
روابط موسوعية	30 رابطاً
المصدر الأصلي	ويكيبيديا ↗