Článek
Den má 24 hodin, hodina 60 minut a minuta 60 sekund. Sekunda je 1/(24 × 60 × 60), 1/86400 dne.
Matematicky je to správně. Ale je to tak doopravdy?
Kdysi lidé měřili čas podle slunce. Pozorovali slunce nad hlavou a podle toho usuzovali, kolik času uplynulo a kolik času mají do západu slunce. Tomu se říká zdánlivý sluneční čas, který je určován slunečními hodinami.
Sluneční hodiny však mají několik nevýhod. Kromě zjevného problému, že nejsme schopni přečíst sluneční hodiny, když slunce není vidět, je spoléhání se na denní rotaci Země (známou také jako astronomický čas) překvapivě nepřesné.
Čas se měřil i přesýpacími a vodními hodinami. Vodní hodiny fungovaly podobně, jako přesýpací. Na dně nádoby byla malá dírka. Jak voda pozvolna odtékala, úbytek vody byl zaznamenáván ryskami na nádobě. Ve skutečnosti to nebylo měření času, ale byl měřen časový interval.
Rotace zeměkoule není přesně konstantní. Země se postupem času zrychluje a zpomaluje. Dochází k sezónním výkyvům, velkým nepředvídatelným změnám mezi dekádami v důsledku změn v roztaveném jádru a dlouhodobějšímu zpomalení způsobenému přílivem a odlivem vln, pohybujícím se dopředu a dozadu. Rotaci dokonce ovlivňují i sopky.
Jak tedy můžeme přesně měřit čas?
Nejprve něco z historie. V 16. století se začaly objevovat první mechanické hodiny. Byly založeny na frekvenci, která byla ekvivalentní astronomické sekundě, kterou astronomové zjišťovali během roků. Obvykle byly kyvadlové.
Během následujících několika set let byly vyvinuty přesnější oscilátory a bylo vyrobeno mnoho dalších systémů měření času, například pomocí pružin a ozubených kol.
V roce 1880 objevil Pierre Curie se svým bratrem Paulem Jacquesem Curiem piezoelektrický jev, který byl použit k dalšímu vývoji.
Když je přiveden proud na krystal křemíku, začne vibrovat a dá se přesně naladit na frekvenci této oscilace. Ale aby byly hodiny skutečně přesné, musí být nastaveny podle nějaké nezávislé frekvence. Přestože jsou křemenné hodiny (elektronické) velice přesné pro běžné použití (mnoho z nás je má na ruce), nakonec byly nahrazeny mnohem přesnějšími atomovými hodinami.
Atomy mají přirozené pevné rezonance. Existují pouze v určitých energetických stavech a mohou se měnit z jednoho stavu do druhého pouze absorpcí nebo vyzařováním určitého množství energie. Tato energie odpovídá přesné frekvenci, a ta je použita jako reference pro měření času.
Astronomická sekunda se stále mění, zatímco atomová sekunda zůstává přesně na 9 192 631 770 oscilacích.
Dnes existují ještě přesnější optické atomové (iontové) hodiny, které využívají kmitání atomů cesia. Jejich přesnost je taková, že se rozcházejí maximálně o sekundu za 300 milionů let.
Přesto se pracuje na ještě přesnějších hodinách, jejichž základem je stroncium a ytterbium, aby tuto přesnost zlepšily více než stonásobně. Vědci diskutují o tom, zda je čas třeba znovu definovat podle oscilací optických hodin místo mikrovln.
I když je ještě třeba zodpovědět několik důležitých otázek, je jasné, že přesná definice sekundy se může změnit.
Zdroje: Rotace Země – Wikipedie (wikipedia.org), Hodiny – Wikipedie (wikipedia.org), Křemenné hodinky - klady a zápory - Armonissimo, Elektronické hodiny – Wikipedie (wikipedia.org), Rezonance – Wikipedie (wikipedia.org), Pierre Curie – Wikipedie (wikipedia.org), Piezoelektrický jev – Wikipedie (wikipedia.org, Hodiny | Eduportál Techmania
