¿El segundo está definido arbitrariamente? [duplicar]

La práctica de dividir el grado usado para medir el ángulo en sesenta minutos de arco, y eso en sesenta segundos de arco, tiene más de 2000 años. La práctica correspondiente de dividir la hora utilizada para medir el tiempo en sesenta minutos, y eso en sesenta segundos, tiene más de 1000 años. ¿Por qué sesenta? Eso tiene más de 5000 años. Los sumerios y los babilonios usaban aritmética de base 60.

Las viejas prácticas son difíciles de morir. En el caso del ángulo y el tiempo, aún no han muerto. El sistema métrico francés promulgado a fines del siglo XVIII funcionó fantásticamente para la masa y la longitud (y conceptos relacionados como el área y el volumen). Un factor clave de este éxito es que no había estándares para la masa, la longitud, el área y el volumen.

Los franceses también intentaron metricizar el ángulo y el tiempo; ahí fallaron. Las viejas prácticas tardan en morir, particularmente cuando están muy bien estandarizadas. Todavía usamos grados, minutos y segundos para describir el ángulo, y horas, minutos y segundos para describir el tiempo. Dado que hay 24 horas en un día, 60 minutos en una hora y 60 segundos en un minuto significa que hay 86400 segundos en un día.

El éxito del metro y el kilogramo y el fracaso del ángulo decimal y el tiempo decimal enseñaron algo a los primeros metrólogos. Cuando no exista un estándar, invente uno. Cuando existe un estándar, es mejor seguirlo. Ahora que tenemos estándares bien establecidos para todo lo que se puede medir físicamente, los meteorólogos siguen la segunda regla. Las redefiniciones de un estándar siempre son consistentes con las definiciones anteriores. Por ejemplo, la definición del medidor ha cambiado varias veces. La definición actual parece ser completamente arbitraria. No es arbitrario. Es consistente con la definición inicial del medidor.

Lo mismo ocurre con el tiempo. Si bien la definición de segundo se ha perfeccionado muchas veces, siempre se ha hecho de una manera coherente con el concepto milenario de que un segundo es 1/86400 ^de un día.

es histórico El segundo se definió originalmente de modo que$60\cdot 60\cdot 24\,\rm s$sumado a un día solar. Pero eso es un poco difícil de medir, porque la duración del día varía a lo largo del año. El tiempo de amanecer a amanecer varía de invierno a verano. El intervalo de tiempo de mediodía a mediodía, que se definiría operativamente como el intervalo entre los cruces de los meridianos solares, también varía a lo largo del año debido a la excentricidad de la órbita de la Tierra alrededor del sol; el patrón que hace se llama analema . Así que prácticamente el segundo se definió históricamente de modo que$60\cdot 60\cdot 24\cdot 365.25\,\rm s$suma un año. Y para ser precisos, la definición original del SI de la segunda era que era la fracción apropiada del año 1900: agradable y específica, pero no repetible.

Con esta definición del segundo, se descubrieron varios hechos nuevos sobre la naturaleza:

• Existe una transición atómica fácil de definir entre estados electrónicos excitados en átomos de cesio con una frecuencia cercana a los 9,2 GHz.
• Esta frecuencia solo depende de hechos básicos de la naturaleza, como la fuerza de la fuerza electromagnética y las masas del electrón y los nucleones.
• El período de rotación de la Tierra en realidad no es tan estable. Por ejemplo, un gran terremoto, que mueve muchas rocas en una distancia (geológicamente) pequeña, cambia el momento de inercia de la Tierra y la duración del día cambia para conservar el momento angular. Recuerdo vagamente que el terremoto de Navidad de 2004 alargó el día entre 5 y 10 μs, lo que cambia la duración del día en la décima cifra significativa.

Con la invención del reloj de la fuente de cesio, teníamos un estándar de frecuencia mejor que la rotación de la Tierra. Así que el mejor valor para la frecuencia de transición de este reloj, en unidades de la definición prevaleciente del segundo, se tomó arbitrariamente como "el" segundo.

Hay una transición similar planificada para 2018 para definir el kilogramo en términos de los mejores valores actuales para varias constantes fundamentales.

Escuché rumores de que existe una nueva tecnología de reloj atómico basada en una transición más rápida (THz) en un átomo diferente, que eventualmente puede suplantar el estándar de cesio, pero no puedo encontrar nada en línea con una breve búsqueda.