Wie Atomuhren den Takt vorgeben | Terra X plus

Die Sekunde ist eine kleine Zeiteinheit, die enorm wichtig für unser Leben ist. Sie ist eine SI-Einheit, also eine Einheit des Internationalen Einheitensystems. Aber: Wie lang ist eine Sekunde?
Heute sagen wir: Die Sekunde und auch jede andere Zeiteinheit, ist der Beweis dafür, dass Zeit vergeht und voranschreitet. Mit jeder vergangenen Sekunde bewegen wir uns auf einem Zeitstrahl in eine Richtung – nach vorn. Doch der eigentliche Ursprung unserer Zeiteinheiten ist kein Strahl, sondern ein Kreis. Die größte Einheit, die unsere Zeit beschreibt, ist ein Jahr. Schon im alten Ägypten hat man das beobachtet.
Dann entwickelte sich die Einteilung in 12 Monate und schließlich die Tage. Die Babylonier teilten den Tag dann in Stunden und Minuten ein. 12 Stunden pro Tag. Warum? Sie zählten zuerst nur die Stunden, an denen es hell ist. Die Dunkelheit war für das damalige Leben noch irrelevant. Irgendwann bekam auch die Nacht 12 Stunden. Aber diese Stunden waren nie gleich lang – die Länge der Tage variiert ja im Verlauf des Jahres.

Im späten Mittelalter löste man sich immer mehr vom Stand der Sonne. Die Menschen wollten unabhängiger sein und hatten den Wunsch nach Präzision: Der Tag hatte dann also 24 gleiche lange Stunden, die jeweils in 60 Minuten eingeteilt waren. Doch die Sekunden damals waren noch immer nicht messbar und daher nicht definiert.

Der Mathematiker Carl Friedrich Gauß wagte um 1820 eine Definition: Er nannte die Sekunde den “86.400sten Teil eines mittleren Tages, also der Drehung der Erde um sich selbst.” 60 Sekunden pro Minute, 60 Minuten pro Stunde und 24 Stunden pro Tag. Eine Sekunde ist als der Irgendwann orientierte man sich an der Bahnbewegung der Erde. So entstand die Ephemeriden-Sekunde. Aber auch damit waren nicht alle zufrieden: Es brauchte eine Neu-Definition, die jeder auf der Welt ohne komplizierte Berechnungen messen kann.
Das geht am besten mithilfe einer Naturkonstante: Ein Wert, der auf der Erde unveränderlich ist. Das gelang erst 1967 mithilfe der Atomuhr. Dank ihr können wir nun sagen: Eine Sekunde ist so lange, bis 9 192 631 770 Perioden der Schwingung vergangen sind, die die Cäsiumatome in der Atomuhr anregen.


0:00 Einteilung der Zeit in Jahre, Monate und Tage
1:34 Einteilung der Zeit in Stunden
1:53 Wie die Römer der Sekunde den Namen gaben
2:30 Bedeutung der Zeit im Mittelalter und die ersten mechanischen Uhren
3:24 Durch Pendeluhr wird die Sekunde grob messbar
3:50 Definition der Sekunde durch Carl Friedrich Gauß
4:20 Definition der Ephemeridensekunde
4:52 Funktionsweise einer Cäsium - Atomuhr
7:30 Atomuhren und optische Uhren

Credits:
Physikalisch Technische Bundesanstalt Braunschweig

Autorin: Lena Paul

Dieses Video ist eine Produktion des ZDF in Zusammenarbeit mit Bilderfest.

Weiterführende Links:
Abonnieren? Einfach hier klicken –    / @terraxplus  

Terra X statt Schule in der ZDFmediathek – https://kurz.zdf.de/schuletx/#xtor=CS...

Terra X bei Facebook –   / zdfterrax  

Terra X bei Instagram –   / terrax