שנייה

מנגנון של שעון מטוטלת המתקתק מדי שנייה

שנייה היא יחידת המידה לזמן במערכת היחידות הבין-לאומית, SI.

הגדרת יחידת הזמן "שנייה" משנת 1889: שנייה היא חלק ה-1/86,400 של היממה השמשית הממוצעת. אורך היממה, המבוסס על סיבוב כדור הארץ סביב צירו, התגלה כיחידת זמן לא מדויקת, עקב שינוי מחזורי של זמן הסיבוב של כדור הארץ סביב צירו בין עונות השנה, ואף מגמה כללית של התארכות היממה לאורך מיליוני שנים.

כדי שהגדרת ה"שנייה" תהיה חדה יותר, ניתנה בשנת 1967 לשנייה הגדרה חדשה. עם פיתוח השעון האטומי, המאפשר מדידת זמן מדויקת ביותר, הוחלט לזנוח את תנועת כדור הארץ כבסיס להגדרת השנייה, והחל משנת 1967 מוגדרת השנייה כ-9,192,631,770 מחזורי מעבר (תדירות רטט) בין שתי רמות האנרגיה של הפיצול העל-דק של רמת היסוד של אטום צסיום-133 (גודל ספציפי זה נבחר כך שאורך השנייה לפי הגדרה זו יהיה דומה מאוד לאורכה לפי ההגדרה הקודמת. להרחבה בנושא עיינו בערך שעון אטומי). בגלל ההבדל שנוצר בין אורכם של 86,400 שניות לבין יממה, נוצר צורך בהוספת שנייה לזמן האוניברסלי המתואם כאשר ההפרש בין היממה הנמדדת בשניות ליממה האמיתית מתקרב לשנייה שלמה.

חלוקת היממה

יחידת הזמן הטבעית, היממה הממוצעת, מחולקת ל-24 שעות – בחירה שמקובל לשייך למצרים הקדמונים. המצרים והבבלים חילקו את היום ואת הלילה בצורות שונות. היום חולק באמצעות שעון שמש ל-10 חלקים שווים ועוד חלק דימדומים בתחילת היום וחלק נוסף בסופו. כלומר סה״כ ל-12 חלקים. את הלילה נהוג היה לחלק רק באופן גס ל-3 חלקים או אשמורות. כיוון שלא ניתן לחלק את הלילה עם שעון שמש. וגם לאחר המצאת שעון המים לא היה בכך שימוש רב. בעולם העתיק כל אחת מהשעות מחולקת ל-60 דקות, שכל אחת מהן מחולקת ל-60 שניות. כיוון שאורך היום משתנה לאורך השנה, ושעה הייתה חלוקה שווה של היום, משך שעה היה משתנה מיום ליום. בניגוד לנהוג כיום.

עם התפתחות החלופות המכניות הניידות לשעוני שמש ועם התרחבות החברה הבורגנית, עלה הצורך בתיאום לוחות זמנים שדיוקו טוב יותר משעה שלמה, וכך נוצרה חלוקה נוספת, מעודנת יותר ("דקה"), של הזמן, ובה חולקה כל שעה ל-60 חלקים שווים. מקור המספר 60 בהנחה הלא-מדויקת כי שנה (הקפה סביב השמש על ידי כדור הארץ) היא בת 360 ימים, וחלוקת שעוני השמש העונתיים לפי מעלות דומות, מנהג שדבק גם בגאומטריה (שבה המעגל מחולק ל-360 מעלות). המספר 60 נבחר בצורה שרירותית, שכן היה מקובל בשיטות הספירה של העולם העתיק, ומקורו ככל הנראה בשיטת הספירה הבבלית, שהתבססה על בסיס 60. גם לאחר חורבן תרבות זו, השימוש המתקדם שעשו בשעוני שמש ובלוחות אסטרונומיים הביא לאימוץ השיטה על ידי עמים אחרים.

חלוקה נוספת לא איחרה לבוא, וכבר בשלהי המאה ה-16 נוצרו שעונים מתקדמים בעלי חלוקה נוספת. חלוקה זו, שהייתה השנייה במספרה, כונתה בעברית (כמו בשפות נוספות) בקיצור פשוט – "שנייה".

עם זאת, ישנן גם חלוקות אחרות, המופיעות בברייתות שונות. אחת מהן – חלק – משמשת עד היום לחישובי הלוח העברי.

חלוקות סטנדרטיות

במדידת זמנים קצרים במיוחד נהוג להשתמש בחלוקות של השנייה. לשם כך ניתנו שמות על פי התחיליות התקניות הנהוגות במדע. הנפוצות שבהן:

• מילישנייה (ms) – אלפית שנייה (10⁻³ שניות) – משמשת למדידת זמני מחצית חיים של חומרי ביניים בתגובות כימיות
• מיקרושנייה (µs) – מיליונית השנייה (10⁻⁶ שניות) – משמשת למדידת זמנים של מצבי מעבר בתגובות כימיות
• ננושנייה (ns) – מיליארדית השנייה (10⁻⁹ שניות)
• פיקושנייה (ps) – אלפית של מיליארדית השנייה (10⁻¹² שניות)
• פמטושנייה (fs) – מיליונית של מיליארדית השנייה (10⁻¹⁵ שניות)
• אטושנייה (as) – מיליארדית של מיליארדית השנייה (10⁻¹⁸ שניות)

חלוקה נוספת, שהייתה מוכרת בעיקר בימי קדם, היא חלוקה של השנייה ל-60 "שלישיות" (thirds), כך ש"שלישית" אחת מהווה חלק ¹/₆₀ של השנייה (כפי שהשנייה מהווה חלק ¹/₆₀ של הדקה). במספר שפות קיימות עדיין מילים שמתארות חלוקה זו, כגון בפולנית (tercja) ובטורקית (salise).

• זמן פלאנק (tp) – זמן פלאנק זהו משך הזמן הקטן ביותר הניתן למדידה באופן תאורטי. הוא משמש בעיקר אסטרונומים ואסטרופיזיקאים לתיאור רגעו הראשון של המפץ הגדול בעת היווצרות היקום. זמן פלאנק שווה לכ-$\ 5\cdot 10^{-44}$ שניות.

קישורים חיצוניים

• הגדרת השנייה לפי המכון הבין-לאומי למידות ומשקולות
• מאיר ברק, מדוע יש 60 שניות, 60 דקות אך 24 שעות?, במדור "שאל את המומחה" באתר של מכון דוידסון לחינוך מדעי, 2 ספטמבר 2009
• הערך "מערכות זמן", באתר אסטרופדיה
• שנייה – במעגלות הזמן, באתר האקדמיה ללשון העברית, ‏1 בספטמבר 2013
• הניו יורק טיימס, מדענים מפצחים הגדרה חדשה לשנייה (אבל את השעון לא תצטרכו להזיז), באתר הארץ, 15 במאי 2022
• הניו יורק טיימס, האם השנייה המעוברת באמת נחוצה?, באתר הארץ, 17 בנובמבר 2022
• הניו יורק טיימס, התקבלה ההחלטה על ביטול השנייה המעוברת והיצמדות לשנייה האטומית, באתר הארץ, 21 בנובמבר 2022