Saniye

ikinci ⓘ
Her saniye tıklayan bir saatin sarkaçla yönetilen eşapmanı
Genel bilgiler
Birim sistemi	SI temel birimi
Birimi	Zaman
Sembol	s

Saniye (sembol: s, ayrıca kısaltılmışı: sn) Uluslararası Birimler Sisteminde (SI) temel zaman birimidir, yaygın olarak anlaşılır ve tarihsel olarak bir günün 1⁄86400'ü olarak tanımlanır - bu faktör günün önce 24 saate, sonra 60 dakikaya ve son olarak her biri 60 saniyeye bölünmesinden türetilmiştir (24 × 60 × 60 = 86400). Analog saat ve saatlerin yüzlerinde genellikle saniyeleri (ve dakikaları) temsil eden altmış tik işareti ve zamanın saniye cinsinden geçişini gösteren bir "saniye ibresi" bulunur. Dijital saatlerde genellikle iki basamaklı bir saniye sayacı bulunur. Saniye aynı zamanda hız için saniye başına metre, ivme için saniye başına metre ve frekans için saniye başına devir gibi diğer bazı ölçü birimlerinin de bir parçasıdır. ⓘ

Birimin tarihsel tanımı Dünya'nın dönüş döngüsünün bu bölünmesine dayansa da, Uluslararası Birimler Sistemi'ndeki (SI) resmi tanım çok daha sabit bir zaman ölçerdir:

Saniye, ¹³³Cs atomunun bozulmamış temel durumunun hiper ince seviyeleri arasındaki geçişe karşılık gelen radyasyonun 9192631770 periyodunun süresine eşittir.

Dünya'nın dönüşü değişkenlik gösterdiğinden ve aynı zamanda çok az yavaşladığından, saatleri Dünya'nın dönüşüyle senkronize tutmak için saat zamanına düzensiz aralıklarla bir artık saniye eklenir. ⓘ

Saniyenin katları genellikle saat ve dakika olarak sayılır. Saniyenin kesirleri genellikle onda bir veya yüzde bir olarak sayılır. Bilimsel çalışmalarda saniyenin küçük kesirleri milisaniye (binde bir), mikrosaniye (milyonda bir), nanosaniye (milyarda bir) ve bazen de saniyenin daha küçük birimleri olarak sayılır. Saniyenin küçük kesirleriyle ilgili günlük bir deneyim, 1 nanosaniyelik bir döngü süresine sahip olan 1 gigahertzlik bir mikroişlemcidir. Kamera deklanşör hızları genellikle 1⁄30 saniye veya 1⁄1000 saniye gibi saniyenin kesirleriyle ifade edilir. ⓘ

Astronomik gözlemlere dayanan bir takvimden elde edilen günün cinsiyete göre ondalık bölümleri, bugün bildiğimiz anlamda saniye olmasa da, MÖ üçüncü binyıldan beri mevcuttur. O zamanlar zamanın küçük bölümleri ölçülemiyordu, bu nedenle bu tür bölümler matematiksel olarak türetildi. Saniyeleri doğru bir şekilde sayabilen ilk zaman ölçerler 17. yüzyılda icat edilen sarkaçlı saatlerdi. 1950'lerden itibaren atomik saatler Dünya'nın dönüşünden daha iyi zaman tutucular haline geldi ve bugün standardı belirlemeye devam ediyorlar. ⓘ

Saniye, Uluslararası Birimler Sistemine (SI) (Fransızca: Système International d’unités) göre en düşük enerji seviyesindeki (ground state) Sezyum-133 atomunun (133 Cs atom çekirdeği) iki hyperfine seviye arasındaki geçiş radyasyonunun 9.192.631.770 periyoduna karşılık gelen süredir, (13. CGPM, 1967). 1997 deki CIPM toplantısında bu tanımın durağan ve 0 K termodinamik sıcaklıkta Sezyum atomu için geçerli olduğu onaylandı. Değişkendir. ⓘ

Saatler ve güneş zamanı

Dünyanın göreceli dönme konumunun ölçülmesine bağlı olmayan mekanik bir saat, ortalama zaman olarak adlandırılan tekdüze zamanı, kendisine içkin olan hassasiyet dahilinde tutar. Bu, saat tarafından sayılan her saniye, dakika ve zamanın diğer her bölümünün, zamanın diğer herhangi bir özdeş bölümüyle aynı süre olacağı anlamına gelir. Ancak güneşin gökyüzündeki göreli konumunu ölçen ve görünür zaman olarak adlandırılan bir güneş saati tekdüze zaman tutmaz. Bir güneş saati tarafından tutulan zaman yılın zamanına göre değişir, yani saniyeler, dakikalar ve zamanın diğer her bölümü yılın farklı zamanlarında farklı bir süredir. Ortalama zaman ve görünen zaman ile ölçülen günün zamanı 15 dakikaya kadar farklılık gösterebilir, ancak tek bir gün bir sonrakinden yalnızca küçük bir miktar farklı olacaktır; 15 dakika yılın bir bölümündeki kümülatif bir farktır. Bu etki esas olarak Dünya'nın ekseninin Güneş etrafındaki yörüngesine göre eğik olmasından kaynaklanmaktadır. ⓘ

Görünür güneş zamanı ile ortalama zaman arasındaki fark antik çağlardan beri astronomlar tarafından bilinmekteydi, ancak 17. yüzyılın ortalarında doğru mekanik saatlerin icadından önce güneş saatleri tek güvenilir zaman ölçerlerdi ve görünür güneş zamanı genel kabul gören tek standarttı. ⓘ

Saniye cinsinden olaylar ve zaman birimleri

Bir saniyenin kesirleri genellikle ondalık gösterimle ifade edilir, örneğin 2,01 saniye veya iki ve yüzüncü saniye. Saniyenin katları genellikle 11:23:24 veya 45:23 gibi iki nokta üst üste ile ayrılmış dakika ve saniye veya saat, dakika ve saniye olarak ifade edilir (ikinci gösterim, saat ve dakikaları belirtmek için aynı gösterim kullanıldığından belirsizliğe yol açabilir). Saat veya gün gibi daha uzun zaman dilimlerini saniye cinsinden ifade etmek nadiren mantıklıdır, çünkü bunlar garip bir şekilde büyük sayılardır. Saniyenin metrik birimi için 10-24 ila 10²⁴ saniyeyi temsil eden ondalık ön ekler vardır. ⓘ

Saniye cinsinden bazı yaygın zaman birimleri şunlardır: bir dakika 60 saniyedir; bir saat 3,600 saniyedir; bir gün 86,400 saniyedir; bir hafta 604,800 saniyedir; bir yıl (artık yıllar hariç) 31,536,000 saniyedir; ve bir (Gregoryen) yüzyıl ortalama 3,155,695,200 saniyedir; yukarıdakilerin tümü olası artık saniyeler hariçtir. ⓘ

Saniye cinsinden bazı yaygın olaylar şunlardır: bir taş durduğu yerden bir saniyede yaklaşık 4,9 metre düşer; yaklaşık bir metre uzunluğundaki bir sarkacın salınımı bir saniyedir, bu nedenle sarkaçlı saatlerin yaklaşık bir metre uzunluğunda sarkaçları vardır; en hızlı insan sprinterleri bir saniyede 10 metre koşar; derin sudaki bir okyanus dalgası bir saniyede yaklaşık 23 metre yol alır; ses havada bir saniyede yaklaşık 343 metre yol alır; ışığın Ay'ın yüzeyinden Dünya'ya ulaşması 1,3 saniye sürer, bu mesafe 384.400 kilometredir. ⓘ

Saniye içeren diğer birimler

Bir saniye, hertz (ters saniye veya saniye-1) ile ölçülen frekans, saniyede metre cinsinden hız ve saniyenin karesi başına metre cinsinden ivme gibi diğer birimlerin doğrudan bir parçasıdır. Radyoaktif bozunmanın bir ölçüsü olan metrik sistem birimi becquerel, ters saniye cinsinden ölçülür. Gündelik şeylere ilişkin birçok türev birim saniye cinsinden değil daha büyük zaman birimleri cinsinden rapor edilse de, sonuçta SI saniyesi cinsinden tanımlanırlar; saat ve dakika cinsinden ifade edilen zaman, saatte kilometre veya saatte mil cinsinden bir arabanın hızı, kilovat saat elektrik kullanımı ve dakikada dönüş cinsinden bir döner tablanın hızı buna dahildir. ⓘ

Ayrıca, diğer SI temel birimlerinin çoğu saniyeyle olan ilişkilerine göre tanımlanır: metre, ışık hızının (boşlukta) tam olarak 299 792 458 m/s olarak ayarlanmasıyla tanımlanır; metrik temel birimler olan kilogram, amper, kelvin ve kandela tanımları da saniyeye bağlıdır. Tanımı saniyeye bağlı olmayan tek temel birim mol olup, türetilmiş 22 birimden sadece ikisi, radyan ve steradyan, saniyeye bağlı değildir. ⓘ

Zaman ölçme standartları

Dünya çapında bir dizi atomik saat zamanı uzlaşmayla tutar: saatler doğru zaman üzerinde "oylama" yapar ve oylama yapan tüm saatler Uluslararası Atomik Zaman (TAI) adı verilen uzlaşmaya uyacak şekilde yönlendirilir. TAI atomik saniyeleri "işaretler". ⓘ

Sivil zaman Dünya'nın dönüşü ile uyumlu olacak şekilde tanımlanmıştır. Zaman ölçümü için uluslararası standart Koordineli Evrensel Zaman'dır (UTC). Bu zaman ölçeği TAI ile aynı atomik saniyeleri "işaretler", ancak Dünya'nın dönüş hızındaki değişiklikleri düzeltmek için gerektiği kadar artık saniye ekler veya çıkarır. ⓘ

Saniyelerin atomik saniyelere tam olarak eşit olmadığı bir zaman ölçeği, evrensel zamanın bir biçimi olan UT1'dir. UT1, Dünya'nın Güneş'e göre dönüşü ile tanımlanır ve herhangi bir artık saniye içermez. UT1, UTC'den her zaman bir saniyeden daha az farklıdır. ⓘ

Optik kafes saat

Henüz herhangi bir zaman ölçme standardının parçası olmasalar da, görünür ışık spektrumundaki frekanslara sahip optik kafes saatler artık mevcuttur ve en doğru zaman ölçerleridir. Görünür ışığın kırmızı aralığında 430 THz frekanslı bir stronsiyum saat şu anda doğruluk rekorunu elinde tutuyor: 15 milyar yılda bir saniyeden daha az kazanacak veya kaybedecek, bu da evrenin tahmini yaşından daha uzun. Böyle bir saat, yerçekimsel zaman genişlemesi nedeniyle hızındaki değişimle yüksekliğindeki 2 cm kadar küçük bir değişikliği ölçebilir. ⓘ

Tanım tarihçesi

Saniyenin şimdiye kadar sadece üç tanımı yapılmıştır: günün bir kesri olarak, ekstrapole edilmiş bir yılın bir kesri olarak ve bir sezyum atom saatinin mikrodalga frekansı olarak ve eski astronomik takvimlerden günün cinsiyete göre bölünmesini gerçekleştirmişlerdir. ⓘ

Takvim zamanı ve günün cinsiyete göre bölünmesi

Klasik dönem ve öncesindeki uygarlıklar takvimin bölümlerini ve yayları cinsiyete dayalı bir sayma sistemi kullanarak oluşturdular, bu nedenle o zamanlar saniye, modern saniye (= saat/60×60) gibi saatin değil, günün cinsiyete dayalı bir alt bölümüydü (antik saniye = gün/60×60). Güneş saatleri ve su saatleri en eski zaman ölçme cihazları arasındaydı ve zaman birimleri yay derecesi cinsinden ölçülüyordu. Güneş saatlerinde gerçekleştirilebilecek olandan daha küçük kavramsal zaman birimleri de kullanılmıştır. ⓘ

Orta Çağ doğa filozoflarının yazılarında, mekanik olarak ölçülemeyen matematiksel alt bölümler olan ayın bir parçası olarak 'saniye'ye atıflar vardır. ⓘ

Güneş gününün kesri

En eski mekanik saatler, 14. yüzyıldan itibaren ortaya çıkmış olup, saati yarıya, üçe, çeyreğe ve hatta bazen 12 parçaya bölen, ancak asla 60'a bölmeyen göstergelere sahipti. Aslında, saatin süresi tekdüze olmadığı için 60 dakikaya bölünmesi yaygın değildi. Dakikaları gösteren ilk mekanik saatler 16. yüzyılın sonlarına doğru ortaya çıkana kadar zaman ölçerler için dakikaları dikkate almak pratik değildi. Mekanik saatler, güneş saatlerinin gösterdiği görünür zamanın aksine ortalama zamanı tutuyordu. O zamana kadar Avrupa'da zamanın cinsiyete göre bölünmesi iyice yerleşmişti. ⓘ

Saniyeyi gösteren ilk saatler 16. yüzyılın son yarısında ortaya çıkmıştır. Saniye, mekanik saatlerin geliştirilmesiyle doğru bir şekilde ölçülebilir hale geldi. Saniyeleri gösteren bir saniye ibresi bulunan en eski yaylı saat, Fremersdorf koleksiyonunda bulunan ve 1560 ile 1570 yılları arasına tarihlenen imzasız bir Orpheus tasvirli saattir. 16. yüzyılın 3. çeyreğinde Takiyüddin her 1/5 dakikada bir işaretli bir saat inşa etmiştir. 1579'da Jost Bürgi, Hessen'li William için saniyeleri işaretleyen bir saat inşa etmiştir. 1581'de Tycho Brahe, gözlemevinde sadece dakikaları gösteren saatleri, saniyeler doğru olmasa da saniyeleri de gösterecek şekilde yeniden tasarladı. 1587'de Tycho, dört saatinin artı veya eksi dört saniye ile uyuşmadığından şikayet etti. ⓘ

1656 yılında Hollandalı bilim adamı Christiaan Huygens ilk sarkaçlı saati icat etti. Bir metrenin biraz altında bir sarkaç uzunluğuna sahipti, bu da ona bir saniyelik bir salınım sağlıyordu ve her saniye tıklayan bir eşapman vardı. Bu, zamanı saniye cinsinden doğru olarak tutabilen ilk saatti. Bundan 80 yıl sonra, 1730'larda John Harrison'un deniz kronometreleri zamanı 100 günde bir saniyeye kadar doğru tutabiliyordu. ⓘ

1832'de Gauss, milimetre-miligram-saniye birim sisteminde temel zaman birimi olarak saniyenin kullanılmasını önerdi. İngiliz Bilimi İlerletme Derneği (BAAS) 1862'de "Tüm bilim adamları, zaman birimi olarak ortalama güneş zamanının saniyesini kullanma konusunda hemfikirdir" demiştir. BAAS 1874 yılında CGS sistemini resmen önermiş, ancak bu sistem sonraki 70 yıl içinde yerini yavaş yavaş MKS birimlerine bırakmıştır. Hem CGS hem de MKS sistemleri temel zaman birimi olarak aynı saniyeyi kullanmıştır. MKS 1940'larda uluslararası olarak benimsenmiş ve saniyeyi ortalama bir güneş gününün 1⁄86,400'ü olarak tanımlamıştır. ⓘ

Bir efemeris yılının kesri

1940'ların sonlarında, ~100 kHz çalışma frekansına sahip kuvars kristal osilatörlü saatler, bir günlük çalışma süresi boyunca 10⁸'de 1'den daha iyi bir doğrulukla zamanı tutacak şekilde geliştirildi. Bu tür saatlerin, Dünya'nın dönüşünden daha iyi zaman tuttuğu anlaşıldı. Metroloji uzmanları ayrıca Dünya'nın Güneş etrafındaki yörüngesinin (bir yıl) Dünya'nın dönüşünden çok daha istikrarlı olduğunu biliyorlardı. Bu durum, 1950 gibi erken bir tarihte saniyenin bir yılın kesri olarak tanımlanması önerilerine yol açtı. ⓘ

Dünya'nın hareketi, 1750 ile 1892 yılları arasında yapılan astronomik gözlemlere dayanarak 1900 yılına göre Güneş'in hareketini tahmin etmek için bir formül sağlayan Newcomb'un Güneş Tabloları'nda (1895) tanımlanmıştır. Bu, 1952 yılında IAU tarafından o dönemdeki yıldız yılı birimleriyle ifade edilen bir efemeris zaman ölçeğinin kabul edilmesiyle sonuçlanmıştır. Bu ekstrapole edilmiş zaman ölçeği, gök cisimlerinin gözlemlenen konumlarını Newton'un dinamik hareket teorileriyle uyumlu hale getirmektedir. 1955 yılında IAU tarafından zaman birimi olarak sidereal yıldan daha temel kabul edilen tropik yıl seçilmiştir. Tanımdaki tropik yıl ölçülmemiş, ancak zaman içinde doğrusal olarak azalan ortalama bir tropik yılı tanımlayan bir formülden hesaplanmıştır. ⓘ

1956 yılında saniye, o çağa göre bir yıl olarak yeniden tanımlandı. Böylece saniye "12 saatlik efemeris zamanında 1900 Ocak 0 için tropikal yılın 1⁄31,556,925.9747 kesri" olarak tanımlandı. Bu tanım 1960 yılında Uluslararası Birimler Sisteminin bir parçası olarak kabul edilmiştir. ⓘ

"Atomik" saniye

En iyi mekanik, elektrik motorlu ve kuvars kristal tabanlı saatler bile çevresel koşullardan kaynaklanan farklılıklar gösterir; enerji verilmiş bir atomdaki doğal ve kesin "titreşim" zaman ölçümü için çok daha iyidir. Titreşimin (yani radyasyonun) frekansı, atomun türüne ve nasıl uyarıldığına bağlı olarak çok özeldir. 1967'den beri saniye tam olarak "Sezyum-133 atomunun temel durumunun iki hiper ince seviyesi arasındaki geçişe karşılık gelen radyasyonun 9.192.631.770 periyodunun süresi" olarak tanımlanmıştır (0 K sıcaklıkta ve ortalama deniz seviyesinde). Bu saniye uzunluğu, daha önce tanımlanan efemeris saniyesinin uzunluğuna tam olarak karşılık gelecek şekilde seçilmiştir. Atomik saatler saniyeleri ölçmek için bu frekanstaki saniye başına döngüleri sayarak böyle bir frekans kullanırlar. Bu tür bir radyasyon, doğanın en istikrarlı ve tekrarlanabilir olgularından biridir. Mevcut nesil atomik saatler birkaç yüz milyon yılda bir saniyeye kadar doğrudur. 1967'den bu yana sezyum-133 dışındaki atomlara dayalı atomik saatler geliştirilmiş ve hassasiyetleri 100 kat arttırılmıştır. Bu nedenle saniyenin yeni bir tanımının yapılması planlanmaktadır. ⓘ

Atomik saatler artık bir saniyenin uzunluğunu ve dünya için zaman standardını belirlemektedir. ⓘ

Tablo

İkincisinin Evrimi ⓘ
CIPM Kararları	CGPM'nin Kararı	Bilgi
Uluslararası Astronomi Birliği 8. Genel Kurulu (Roma, 1952) kararlarına göre, efemeris zamanının (ET) saniyesi ${\frac {12960276813}{408986496}}\times 10^{-9}$ tropikal yılın 1900 Ocak 0 için saat 12'de ET.	İkincisi ise kesirdir ${\frac {1}{31556925.9747}}$ tropikal yılın 1900 Ocak 0 için 12 saatlik efemeris zamanında.	1956 CIPM 11. CGPM 1960 Karar 9
Kullanılacak standart, temel halin hiperfine seviyeleri F=4, M=0 ve F=3, M=0 arasındaki geçiştir $^{2}S_{1/2}$ ve bu geçişin frekansına 9192631770 hertz değeri atanmıştır.	İkincisi, sezyum 133 atomunun temel durumunun iki hiper ince seviyesi arasındaki geçişe karşılık gelen radyasyonun 9 192 631 770 periyotluk süresidir	13. CGPM Karar 1 CIPM 1964
Bu tanım, sezyum atomunun hareketsiz ve bozulmamış olduğu anlamına gelir. Sonuç olarak, pratik uygulamada, ölçümler atomların saat referans çerçevesine göre hızları, ortamdaki kara cisim radyasyonu dahil manyetik ve elektrik alanlar, spin değişimi etkileri ve diğer olası pertürbasyonlar için düzeltilmelidir.	CIPM 1997 yılındaki toplantısında bunu onaylamıştır: Bu not, SI saniye tanımının kara cisim radyasyonu tarafından bozulmamış, yani sıcaklığı 0 K olan bir ortamda bulunan bir Cs atomuna dayandığını ve bu nedenle birincil frekans standartlarının frekanslarının, 1999 yılındaki CCTF toplantısında belirtildiği gibi, ortam radyasyonundan kaynaklanan kayma için düzeltilmesi gerektiğini açıkça ortaya koymayı amaçlamıştır.	Zaman ve Frekans Danışma Komitesi'nin 1999 yılındaki 14. toplantısı tarafından eklenen dipnot dipnot CIPM'in 86. (1997) toplantısında eklenmiştir GCPM 1998 7. Baskı SI Broşürü
Bir birimin tanımı, pratik uygulamada sadece bir miktar belirsizlikle ulaşılabilecek idealize edilmiş bir durumu ifade eder. Bu bağlamda, saniyenin tanımı, herhangi bir pertürbasyondan arınmış, hareketsiz ve elektrik ve manyetik alanların olmadığı atomlara atıfta bulunacak şekilde anlaşılmalıdır. İdealize edilmiş bu koşullara mevcut tanımdan çok daha kolay bir şekilde ulaşılabiliyorsa, saniyenin gelecekte yeniden tanımlanması haklı olacaktır. Saniyenin tanımı, uygun zaman biriminin tanımı olarak anlaşılmalıdır: tanımı gerçekleştirmek için kullanılan sezyum atomunun hareketini paylaşan küçük bir uzaysal alanda geçerlidir. Yerçekimi alanının tekdüze olmamasının etkilerinin saniyenin gerçekleşmesindeki belirsizliklerle karşılaştırıldığında ihmal edilmesine izin verecek kadar küçük bir laboratuvarda, uygun saniye, atomun laboratuvardaki hızı için özel rölativistik düzeltmenin uygulanmasından sonra elde edilir. Yerel kütleçekim alanı için düzeltme yapmak yanlıştır.	Saniye, sembolü s, SI zaman birimidir. Sezyum frekansının sabit sayısal değeri alınarak tanımlanır, $\Delta v_{Cs}$Sezyum 133 atomunun bozulmamış temel hal hiper ince geçiş frekansı, Hz biriminde ifade edildiğinde 9 192 631 770'e eşittir. $s^{-1}$. Bozulmamış bir atoma yapılan atıf, SI saniyesinin tanımının, ortamdaki kara cisim radyasyonu gibi herhangi bir dış alan tarafından bozulmamış izole bir sezyum atomuna dayandığını açıkça ortaya koymayı amaçlamaktadır. Bu şekilde tanımlanan saniye, genel görelilik teorisi anlamında uygun zaman birimidir. Eşgüdümlü bir zaman ölçeği sağlamak için, farklı konumlardaki farklı birincil saatlerin sinyalleri birleştirilir ve bu sinyallerin rölativistik sezyum frekans kaymaları için düzeltilmesi gerekir (bkz. Bölüm 2.3.6). CIPM, atomların, iyonların veya moleküllerin seçilmiş sayıdaki spektral çizgilerine dayanan çeşitli ikincil temsilleri benimsemiştir. Bu çizgilerin bozulmamış frekansları, 133Cs hiperfine geçiş frekansına dayanan ikincinin gerçekleştirilmesinden daha düşük olmayan bir göreceli belirsizlikle belirlenebilir, ancak bazıları daha üstün bir kararlılıkla yeniden üretilebilir.	Mevcut Tanım, 26. GCPM'nin 20 Mayıs 2019'da yeniden tanımlamayı onaylamasından sonra geçerli olmak üzere 2018'de çözülmüştür. SI Broşürü 9

Geleceğin Yeniden Tanımlanması

2022 yılında saniyenin en iyi şekilde gerçekleştirilmesi IT-CsF2, NIST-F2, NPL-CsF2, PTB-CSF2, SU-CsFO2 veya SYRTE-FO2 gibi sezyum birincil standart saatlerle yapılmaktadır. Bu saatler, bir Cs atom bulutunun manyeto-optik bir tuzakta lazerle bir mikrokelvine soğutulmasıyla çalışır. Bu soğuk atomlar daha sonra lazer ışığı ile dikey olarak fırlatılır. Atomlar daha sonra bir mikrodalga boşluğunda Ramsey uyarımına tabi tutulur. Uyarılan atomların bir kısmı daha sonra lazer ışınları ile tespit edilir. Bu saatler, günde 50 pikosaniyeye eşdeğer olan 5×10-16 sistematik belirsizliğe sahiptir. Dünya çapında birkaç çeşmeden oluşan bir sistem Uluslararası Atomik Zamana katkıda bulunmaktadır. Bu sezyum saatler aynı zamanda optik frekans ölçümlerinin de temelini oluşturur. ⓘ

Optik saatlerin avantajı, kararsızlığın, optik saatlere göre daha az olduğu ifadesiyle açıklanabilir. $\sigma \propto {\frac {\Delta f}{f}}{\frac {1}{S/N}}$ burada f frekanstır, $\sigma$ kararsızlık ve S/N sinyal-gürültü oranıdır. Bu da şu denkleme yol açar $\sigma (\tau )={\frac {1}{2\pi f{\sqrt {NT_{int}\tau }}}}$. ⓘ

Optik saatler, iyon veya atomlardaki yasak optik geçişlere dayanır. Doğal bir çizgi genişliği ile 10¹⁵ Hz civarında frekanslara sahiptirler. $\Delta f$ tipik olarak 1 Hz'dir, bu nedenle Q faktörü yaklaşık 10¹⁵ veya daha da yüksektir. Mikrodalga saatlerden daha iyi stabiliteye sahiptirler, bu da daha düşük belirsizliklerin değerlendirilmesini kolaylaştırabilecekleri anlamına gelir. Ayrıca daha iyi zaman çözünürlüğüne sahiptirler, bu da saatin daha hızlı "tıkladığı" anlamına gelir. Optik saatler ya tek bir iyon ya da 10⁴-10⁶ atomlu bir optik kafes kullanır. ⓘ

Rydberg sabiti

Rydberg sabitine dayalı bir tanım, değerin belirli bir değere sabitlenmesini içerecektir: $R_{\infty }={\frac {m_{e}e^{4}}{8\varepsilon _{0}^{2}h^{3}c}}={\frac {m_{e}c\alpha ^{2}}{2h}}$. Rydberg sabiti, bir hidrojen atomundaki enerji seviyelerini göreceli olmayan yaklaşımla tanımlar $E_{n}\approx -{\frac {R_{\infty }ch}{n^{2}}}$. ⓘ

Rydberg sabitini düzeltmenin tek geçerli yolu hidrojeni hapsetmek ve soğutmaktır. Ne yazık ki bu zordur çünkü çok hafiftir ve atomlar çok hızlı hareket ederek Doppler kaymalarına neden olur. Hidrojeni -121,5 nm- soğutmak için gereken radyasyon da zordur. Bir başka engel de QED hesaplamalarındaki belirsizliğin iyileştirilmesidir. ⓘ

Gereksinimler

Yeniden tanımlama, geliştirilmiş optik saat güvenilirliğini içermelidir. BIPM yeniden tanımlamayı onaylamadan önce TAI'ye optik saatler tarafından katkıda bulunulmalıdır. Saniyenin yeniden tanımlanmasından önce, fiber-optik gibi tutarlı bir sinyal gönderme yöntemi geliştirilmelidir. ⓘ

SI katları

SI ön ekleri genellikle bir saniyeden daha kısa süreler için kullanılır, ancak nadiren bir saniyenin katları için kullanılır. Bunun yerine, SI olmayan bazı birimlerin SI'da kullanılmasına izin verilir: dakika, saat, gün ve astronomide Jülyen yılı. ⓘ

Saniye (s) için +SI katları	Submultiples				Multiples ⓘ
Değer	SI sembolü	İsim	Değer		SI sembolü	İsim	Eşdeğer
10-1 s	ds	decisecond	101 s		das	decasecond	10 saniye
10-2 s	cs	santisaniye	102 s		hs	hektosaniye	1 dakika 40 saniye
10-3 s	ms	milisaniye	103 s		ks	kilosaniye	16 dakika 40 saniye
10-6 s	µs	mikrosaniye	106 s		Bayan	megasecond	11,6 gün
10-9 s	ns	nanosaniye	109 s		Gs	gigasecond	31,7 yıl
10-12 s	ps	pikosaniye	1012 s		Ts	terasecond	31,700 yıl
10-15 s	fs	femtosaniye	1015 s		Ps	petasecond	31.7 milyon yıl
10-18 s	olarak	attosaniye	1018 s		Es	exasecond	31.7 milyar yıl
10-21 s	zs	zeptosecond	1021 s		Zs	zettasecond	31.7 trilyon yıl
10-24 s	ys	yoctosecond	1024 s		Ys	yottasecond	31.7 katrilyon yıl

Etimoloji

Sözcük, kökenini Arapça "iki" sayısı olan "isnân"dan almaktadır. Bunun nedeni ise Biruni'nin zaman birimlerini adlandırırken sayısal sıralamalar kullanmasıdır (örneğin, "salise" de "üç" anlamındaki "selâse"den gelmektedir). ⓘ