Second
Symbol: sWorldwide
¿Qué es un/una Second (s)?
Definición Formal
El segundo (símbolo: s) es la unidad base de tiempo en el Sistema Internacional de Unidades (SI). Desde 1967, se ha definido como la duración de 9,192,631,770 períodos de la radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de cesio-133 en reposo a cero absoluto. Esta definición atómica reemplazó las definiciones astronómicas anteriores basadas en la rotación de la Tierra.
El segundo es la única unidad base de tiempo del SI, y todas las demás unidades de tiempo — desde el nanosegundo hasta el año — se derivan de ella o se definen en términos de ella. El segundo también sustenta las definiciones de otras unidades del SI: el metro se define a través de la velocidad de la luz (la distancia que recorre la luz en 1/299,792,458 de un segundo), y el kilogramo se define a través de la constante de Planck, que involucra segundos.
Precisión y Estabilidad
Los relojes atómicos de cesio logran una precisión de aproximadamente una parte en 10¹³, lo que significa que ganarían o perderían no más de un segundo en aproximadamente 300,000 años. Los relojes atómicos ópticos que utilizan átomos de estroncio o iterbio logran una precisión aún mayor — una parte en 10¹⁸ — y se espera que formen la base de una futura redefinición del segundo.
Etymology
Orígenes Latinos
La palabra "segundo" deriva del latín medieval "secunda minuta," que significa "segunda parte pequeña." En el sistema medieval de división del tiempo, la hora se dividía primero en sesenta partes "minuto" (del latín "pars minuta prima," la "primera pequeña división"), dando lugar a los minutos. Cada minuto se dividía luego en sesenta partes "segundo" pequeñas — la "secunda minuta" — dándonos los segundos. Este sistema sexagesimal (base-60) fue heredado de las matemáticas babilónicas.
Legado Babilónico
Los babilonios utilizaron un sistema numérico de base-60 para cálculos astronómicos ya en el 2000 a.C. Este sistema fue transmitido a través de la astronomía griega (notablemente el Almagesto de Ptolomeo, c. 150 d.C.) a la ciencia islámica y europea medieval. La división de la hora en 60 minutos y 3,600 segundos es un legado directo de las matemáticas babilónicas que ha perdurado durante más de cuatro milenios.
Historia
Orígenes Astronómicos
Durante la mayor parte de la historia registrada, el segundo se definió como una fracción del día. La división egipcia del día y la noche en 12 horas cada una (c. 1500 a.C.) fue refinada por astrónomos griegos e islámicos. Para el siglo XVII, los relojes mecánicos con segunderos habían hecho del segundo una unidad práctica. El segundo fue formalmente definido como 1/86,400 de un día solar medio (24 horas × 60 minutos × 60 segundos).
Tiempo Efeméride
A principios del siglo XX, los astrónomos reconocieron que la rotación de la Tierra no es perfectamente uniforme — está disminuyendo gradualmente debido a la fricción de las mareas con la Luna. En 1956, el segundo fue redefinido como 1/31,556,925.9747 del año tropical 1900, una definición basada en el movimiento orbital de la Tierra en lugar de su rotación. Este "segundo efeméride" fue adoptado por la CGPM en 1960.
La Definición Atómica
En 1967, la 13ª Conferencia General de Pesas y Medidas redefinió el segundo utilizando la frecuencia de transición hiperfina del átomo de cesio-133. Louis Essen y Jack Parry en el Laboratorio Nacional de Física del Reino Unido construyeron el primer reloj atómico de cesio preciso en 1955, demostrando que las transiciones atómicas eran mucho más estables que cualquier referencia astronómica. El segundo atómico ha permanecido sin cambios desde 1967 y es la definición más duradera entre las unidades base actuales del SI.
Futuro de la Redefinición
Los relojes atómicos ópticos, que operan a frecuencias cientos de miles de veces más altas que los relojes de cesio de microondas, ahora logran precisiones de 100 a 1,000 veces mejores. La comunidad internacional de metrología está trabajando hacia una redefinición del segundo basada en una transición óptica, posiblemente en estroncio-87 o iterbio-171, esperada alrededor de 2030.
Uso actual
Cronometraje Universal
El segundo es la unidad fundamental de cronometraje en todo el mundo. El Tiempo Universal Coordinado (UTC), la base para el tiempo civil en todos los países, se mantiene mediante una red de más de 400 relojes atómicos en aproximadamente 80 laboratorios en todo el mundo. Los segundos UTC son segundos SI, con segundos intercalares insertados ocasionalmente para mantener UTC dentro de 0.9 segundos de la rotación de la Tierra (UT1).
Tecnología y Computación
En computación, el segundo define las velocidades de reloj del procesador, las latencias de red y las tasas de transferencia de datos. Un CPU moderno opera a miles de millones de ciclos por segundo (GHz). La latencia de Internet se mide en milisegundos. Los sistemas de comercio financiero miden los tiempos de ejecución en microsegundos o nanosegundos.
Ciencia e Ingeniería
El segundo es fundamental para todas las ramas de la ciencia. En física, la velocidad de la luz se define como exactamente 299,792,458 metros por segundo. La aceleración debida a la gravedad es aproximadamente 9.81 m/s². Las tasas de reacción química se expresan por segundo. En medicina, la frecuencia cardíaca se mide en latidos por minuto (siendo los segundos la unidad subyacente).
Everyday Use
Cronometraje Diario
Las personas utilizan segundos constantemente, a menudo de manera inconsciente. Los semáforos cuentan regresivamente en segundos. Los microondas se configuran en segundos. Los intervalos de entrenamiento se cronometran en segundos. Los temporizadores de huevo cuentan minutos y segundos. La "regla de los cinco segundos" para alimentos caídos es una referencia cultural popular (aunque científicamente dudosa).
Deportes y Competencia
Los segundos determinan los resultados atléticos. El récord mundial de los 100 metros (9.58 segundos por Usain Bolt) se cronometró hasta la centésima de segundo. Los récords de natación se miden hasta la centésima. Las diferencias en la clasificación de la Fórmula 1 son a menudo milésimas de segundo. Las llegadas fotográficas pueden resolver diferencias de 0.001 segundos.
Música y Ritmo
El tempo musical se define en latidos por minuto (BPM), con cada latido durando una fracción de segundo. A 120 BPM, cada latido dura 0.5 segundos. El software de producción musical mide el tiempo en segundos y milisegundos. La percepción humana del ritmo puede detectar diferencias de tiempo tan pequeñas como 10-20 milisegundos.
In Science & Industry
Física Fundamental
El segundo es integral para las definiciones de constantes físicas fundamentales y unidades del SI. La velocidad de la luz: 299,792,458 m/s. Constante gravitacional: 6.674 × 10⁻¹¹ m³·kg⁻¹·s⁻². Constante de Planck: 6.626 × 10⁻³⁴ kg·m²·s⁻¹. Cada cantidad mecánica, electromagnética y térmica en física involucra el segundo.
Física Atómica y Metrología
La frecuencia de transición del cesio-133 (9,192,631,770 Hz) es la cantidad más precisamente medida en física. Los relojes ópticos ahora miden frecuencias de 10¹⁴ a 10¹⁵ Hz con incertidumbres fraccionarias por debajo de 10⁻¹⁸, lo que permite pruebas de la relatividad general, búsquedas de materia oscura y monitoreo de la estabilidad de constantes fundamentales.
GPS y Navegación
El Sistema de Posicionamiento Global depende de la medición precisa del tiempo. Los satélites GPS llevan relojes atómicos que se sincronizan dentro de milmillonésimas de segundo. Un error de tiempo de solo un nanosegundo causa un error de posición de aproximadamente 30 centímetros. El tiempo GPS es mantenido por el Observatorio Naval de EE. UU. y actualmente difiere de UTC en 18 segundos (a partir de 2024).
Interesting Facts
A caesium atomic clock loses or gains no more than one second in approximately 300,000 years. Optical clocks are even better — they would not lose a second in the entire age of the universe (13.8 billion years).
Light travels approximately 299,792 km in one second — enough to circle the Earth about 7.5 times. This fact underpins the SI definition of the meter.
The human blink takes about 0.1-0.4 seconds. In that time, a modern computer processor can execute billions of operations.
Earth's rotation is slowing by about 2.3 milliseconds per century due to tidal interactions with the Moon. In 600 million years, a day will last about 28 hours.
The shortest directly measured time interval is approximately 247 zeptoseconds (247 × 10⁻²¹ seconds), measured in 2020 by tracking the time it takes for a photon to cross a hydrogen molecule.
Usain Bolt's 100m world record of 9.58 seconds means he averaged 37.58 km/h, reaching a peak speed of about 44.7 km/h. The difference between gold and silver was 0.11 seconds.
The leap second system, introduced in 1972, has added 27 seconds to UTC as of 2024. The decision to abolish leap seconds was made in 2022, with the change taking effect by 2035.