1초의 정의

시간의 단위인 "초"의 정의는 역사적으로 다음과 같이 변천되어 왔다.

평균태양시(mean solar time) : 1956년 이전
초는 평균 태양일의 86 400 분의 1이다. 

역표시(ephemeris time) : 1956-1967
초는 역표시로 1900년 1월 0일 12시에 대한 태양년의 1 / 31 556 925.974 7 이다. 

원자시(atomic time) : 1967-현재
초는 세슘-133 원자(Cs)의 바닥상태에 있는 두 초미세 준위간의 전이에 대응하는 복사선의 9 192 631 770 주기의 지속시간이다. (제13차 CGPM(1967) 결의사항 1)

[설 명]

시간은 7가지의 기본물리량(시간, 길이, 질량, 온도, 전류, 광도, 물질량)중 하나로서 다른 어떠한 물리량보다도 가장 정확하게 측정할 수 있는 양이다. 시간은 우리 인간 생활과 밀접한 관계를 가지고 있으며 첨단산업 및 과학기술에 있어서도 매우 중요하다. 그리고 다른 측정표준(예; 길이, 전압 등)의 기초로 사용되고 있어서 "표준의 표준"이라고 일컽는다.

 

초기의 시간표준은 지구의 자전에 의한 태양의 주기적인 운동을 기준으로 정의되었다. 그러나 지구는 자전과 함께 태양을 중심으로 공전을 하고 있으며, 이 공전궤도가 타원이기 때문에 자전주기가 일정치 않아 이를 1년간 평균한 평균태양시(UT0)를 시간의 표준으로 삼아 1956년까지 평균태양일의 1/86 400을 1초로 정의하여 사용해 왔다.

 

그러나 지구 자전축의 요동 및 계절적인 변동들이 발견되어 필요에 따라 이를 보정한 UT1, UT2 등을 사용하기도 하였다. 이들 UT0, UT1, UT2를 세계시 가족(Universal Time Family)이라 한다. 종전에 시간의 표준으로 사용되었으며 지금까지도 많은 사람들이 시간의 표준으로 알고 있는 그리니치 평균시간(Greenwich Mean Time : GMT)은 경도 0° 에서 결정된 평균태양시(UT0)를 말한다.

 

그러나 지구의 자전에 기초한 평균태양시는 지구의 자전속도의 불규칙성으로 인한 여러 가지 오차가 존재하여 1956년에 열린 국제도량형위원회(CIPM)에서 지구의 공전을 기초로 한 역표시(Ephemeris Time : ET)를 시간의 표준으로 사용하기로 결정하였다.

 

그 후 천체나 지구의 운동을 기준으로 한 시간표준보다 훨씬 정확하고 안정된 원자시계가 개발됨에 따라 1967년 제 13차 국제도량형총회(CGPM)에서 시간의 기본단위인 "초(second)"가 세슘-133(Cs) 원자의 바닥상태에 있는 두 초미세준위 사이의 전이주파수 를 기초로 새로이 정의되었다. 이에 따라 세슘원자 주파수표준기(Cesium Beam Frequency Standard)에서 생성된 원자시(Atomic Time)를 시간의 정의로 결정하여 현재까지 사용하고 있다.