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【武田塾医進館横浜校】身の回りの定義シリーズ①「秒」 【医学部・受験】【大学受験】【塾・予備校】【医学部専門予備校・横浜】

こんにちは。

武田塾医進館横浜校です。

 

皆さんは1秒の定義について知っていますか?

 

私たちの生活は時間に縛られています。

 

特に受験生は「一分一秒を大切に」なんて言われていますが、その1秒って誰がどんな風に決めたものなのか気になりませんか?

 

 

そこで今日は、その定義がどんなふうに決められているかご紹介したいと思います。

 

 

 

秒は、セシウム133 の原子の基底状態の二つの超微細構造準位の間の遷移に対応する放射の周期の9192631770倍の継続時間である

 

 

これが現在の定義なのですがちょっと何を言ってるのか分かりづらいですよね。

もう少し分かりやすく説明していきます。

 

 

原子には、特定の周波数のマイクロ波を当てたときだけ反応する性質があり、そのマイクロ波を受けると、

エネルギーが低い「基底(きてい)状態」からエネルギーが高い「励起(れいき)状態」へ変化します。

 

セシウム133原子の場合は、この周波数が9192631770Hzであることが分かっています。

 

 

つまり「セシウム133 の原子の基底状態の二つの超微細構造準位の間の遷移に対応する放射の周期」というのは

「セシウム133のエネルギーを低い状態から高い状態に変化させるために必要なマイクロ波が一回振動するのにかかる時間」

と言い換えることができ、これが9192631770回振動するのにかかる時間を1秒と定義しているわけです。

 

 

しかし昔はこんな定義は使われていませんでした。

 

 

秒は、平均太陽日の1/86400とし、東京天文台が秒として決定する時間で現示する

 

これが、1967年、つまり約40年前まで使われていた定義です。

 

 

平均太陽日とは1日(地球の自転一周にかかる時間)のことです。そして、1日=24時間、1時間=60分、1分=60秒とすると、1日は24×60×60=86400秒になりますから、1秒を1日の86400分の1と定義するのは、感覚的にもすごくしっくりきますよね。

 

 

ではなぜ、感覚的にしっくりとくるこの定義ではダメだったのでしょうか?

 

 

それは、地球の自転周期(1日の時間)が完全に一定ではなく、わずかに変化することが分かったからです。

 

 

変化する原因は、大気や海洋の循環、地震の発生などです。

  

 

なので、より正確に時間を計るためにも今の定義が使われるようになりました。

 

 

現在使われているセシウム原子時計は誤差が3000万年に1秒程度だと言われています。

 

私たちの普段の生活においては十分すぎるほど正確だなと思うのですが、世界にはもっと正確な時計を生み出そうとしている人がいます。

 

特に東京大学では「光格子時計」という300億年で1秒も狂わない超高精度の時計を生み出そうと研究が進められているそうです。

 

 

なんだか途方もない世界ですね。

 

それでは今回はこの辺で。

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