秒とは：SI基本単位の定義・換算・計測原理と日常での使い方
秒の定義・換算・計測原理をわかりやすく解説。SI基本単位としての役割や日常での使い方、単位変換や測定の仕組みまで丁寧に紹介。
秒（記号：s、英語で「sec.」と略されることがあります）は、時間の単位の名前です。これは、SI の 7 つの基本単位の 1 つであり、他の多くの物理量の基礎となります（例えば、速度は、SI単位で、毎秒メートルです）。国際的な標準としての「秒」は、原子の基準を用いて高精度に定義されています。具体的には、セシウム133原子の2つのエネルギーレベルの間を移動する電子から来る放射線の9,192,631,770サイクルにかかる時間として定義されています。これは現在の国際単位系（SI）における公式定義です。
時間の単位は「秒」だけではありません。他の時間の単位には、分、時間、日、週、月、年などがあります。実用上よく使われる換算は、1分に60秒、1時間に60分（または3,600秒）、1日に24時間（86,400秒）です。なお、秒以外のこれらの単位はSIの「基本単位」とは見なされていませんが、日常生活や多くの専門分野で広く使われています。
メートル単位の接頭辞は、秒の細分化や倍数を表すために秒と組み合わせて使われることが多いです。例えば、ミリ秒（ms）、マイクロ秒（μs）、ナノ秒（ns）などは電子機器や通信、物理実験で一般的に使われます。SI接頭語で秒の倍数（キロ秒など）を表すことも技術的には可能ですが、実務上はあまり用いられません。日常的には、分、時、日などの非SI単位が60や24の倍数で増減するため、これらと組み合わせて時間を扱うことが普通です。
基本的な換算（実用例）
- 1 秒 = 1 s
- 1 ミリ秒 (ms) = 10−3 s = 0.001 s
- 1 マイクロ秒 (μs) = 10−6 s = 0.000001 s
- 1 ナノ秒 (ns) = 10−9 s
- 1 ピコ秒 (ps) = 10−12 s
- 1 分 = 60 秒
- 1 時間 = 60 分 = 3,600 秒
- 1 日 = 24 時間 = 86,400 秒
計測の原理と技術
高精度な時間計測は原子時計によって行われます。現在の一次標準はセシウム原子時計で、前述の定義に基づいて極めて正確な「秒」を提供します。セシウムの他にも、ストロンチウムやイッテルビウムなどを用いた光格子時計（optical clocks）が研究・開発されており、これらは将来的に秒の再定義やさらに高精度な時刻基準に用いられる可能性があります。
日常・工業用途では、石英発振器（クォーツ）やGPS衛星が提供する時刻がよく使われます。GPSでは衛星と受信機の相対速度や重力差による時間のずれ（相対論的効果）を補正する必要があり、これにより衛星測位の精度が保たれています。
うるう秒と協定世界時（UTC）
地球の自転速度は厳密に一定ではないため、原子時（TAI）と地球の自転に基づく天文学的時刻とのずれを補正するために、協定世界時（UTC）には不定期に「うるう秒」が挿入されます。うるう秒が挿入されると、その時点での時刻表示が1秒延長されます（例：23:59:59 のあとに 23:59:60 が現れる）。うるう秒の導入は国際的に決定され、必要に応じて実施されます。
日常での使い方と注意点
- スポーツや短時間の実測では、秒やミリ秒単位での計測が重要です（例：短距離走、ラップタイム）。
- 調理やスケジューリングなどでは分や時間の単位が主に使われますが、正確な計測が必要な場面では秒の概念が基礎になります。
- 電子機器や通信ではナノ秒以下の精度が要求されることが多く、適切な同期（NTP、PTP、GPS等）が重要です。
- 科学研究や測定では、使用する時間単位とその基準（どの時計に同期しているか）を明確にすることが大切です。
歴史的な背景（簡潔）
「秒」の概念は古代から時間計測の単位として存在しましたが、かつては地球の自転に基づく平均太陽日を基準にしていました。機械式時計や天文観測の発展を経て、より一貫した標準が求められるようになり、20世紀中頃から原子周波数が時間基準として採用されるようになりました。これにより、秒は非常に安定で再現可能な量として扱えるようになっています。
まとめ（ポイント）
- 秒（s）はSIの基本単位で、現行定義はセシウム133原子の（9,192,631,770サイクル）に基づきます。
- 日常では分・時間・日などと組み合わせて使い、技術・科学分野ではミリ秒以下の単位も頻繁に使われます。
- 高精度の時刻は原子時計で提供され、GPSやネットワークを通じて広く同期されます。うるう秒などの調整により天文的時刻との整合が保たれます。
国際的な第二
国際単位系では、現在、セシウム133原子の基底状態の2つの超微細準位間の遷移に対応する放射線の9,192,631,770周期の期間を「秒」と定義しています。この定義は、0ケルビン（摂氏-273.15度、華氏-459.67度）の温度で静止しているセシウム原子（絶対零度）を指します。基底状態は磁場がゼロの状態で定義されています。このように定義された秒は、エフェメリス秒に相当します。
秒の国際標準記号はsです（ISO 31-1参照）。
他の時間単位との同等性
1国際秒に相当します。
- 1/60分（1分は60秒に等しい
- 1/3,600時間（1時間は3,600秒に等しい
- 1/86,400日
平年は31,536,000秒、閏年は31,622,400秒、ユリウス年は31,557,600秒です。
歴史的な起源
元々、秒は「秒分」と呼ばれていましたが、これは1時間の2分の（つまり小さい）分割を意味していました。1分目の割り算は「素分」と呼ばれていましたが、これは現在の私たちが知っている分に相当します。第3分、第4分は計算に使われることもありました。
60のファクターは、バビロニア人が性差（ベース60）の数字システムを使用していたことに由来しています。しかし、バビロニア人は時間の単位を（日を除いて）性差的に細分化していませんでした。古代エジプト人は時間を昼間の12分の1か夜の12分の1と定義していたので、どちらも季節によって変化します。ギリシャの天文学者、例えばヒッパルコスやプトレマイオスは、1時間を平均太陽日の1/24と定義していました。この平均太陽時間を細分化すると、2時間目は平均太陽日の1/86,400になる。[]
ギリシアの時間期間、例えば平均日陰月などは、通常、数百年単位で区切られた慎重に選ばれた日食から計算されたため、非常に正確に指定されていました-個々の平均日陰月や同様の時間期間は測定できません。それにもかかわらず、平均時間を保持する振り子時計が開発されると（日時計が表示する見かけの時間とは対照的に）、秒を測定できるようになりました。秒の振り子は、早くも1660年にロンドン王立協会によって長さの単位として提案されました。地球表面の長さ1メートルの振り子の1拍または半周期（前後ではなく1回のスイング）の持続時間は約1秒です。
1956年には、地球の自転が時間の基準として十分に一様ではないことが認識されるようになっていたため、特定のエポックでの太陽の周りの地球の自転の周期で定義されるようになりました。地球の運動は、1750年から1892年の間に行われた天文学的観測に基づいて、1900年の太陽の運動の公式を提供しているNewcomb's Tables of the Sunに記述されています。このようにして定義された第二は
エフェメリス時間12時間の1900年1月0日の熱帯年の端数1/31,556,925.9747。
この定義は、1960年の第11回量衡総会で批准された。この定義における熱帯年は測定されたものではなく、時間の経過とともに直線的に減少する熱帯年を記述した式から計算されたものであり、それゆえに特定の瞬間的な熱帯年への奇妙な言及となっている。この秒は20世紀のほとんどの間、太陽と月のエフェメリスで使用された時間の独立変数であったため（ニューコムの太陽の表は1900年から1983年まで、ブラウンの月の表は1920年から1983年まで使用されていた）、エフェメリス・セカンドと呼ばれていた。
原子時計が作られたときには、太陽の周りを回る地球の公転ではなく、秒の定義の基礎となった。
国立物理研究所（イギリス・テッディングトン）のルイ・エッセンと米国海軍天文台（USNO）のウィリアム・マルコウィッツは、数年の研究の後、セシウム原子の超微細遷移周波数とエフェメリス秒の関係を決定しました。彼らは、ラジオ局WWVの受信信号を用いた共通視野測定法を用いて、地球を回る月の軌道運動を決定し、そこから太陽の見かけ上の運動を原子時計で測定した時間で推定しました。その結果、1967年の第13回量衡総会では、国際単位系（SI）での原子時間の秒を次のように定義しました。
セシウム133原子の基底状態の2つの超微細準位間の遷移に対応する放射線の9,192,631,770周期の持続時間。
基底状態はゼロ磁場で定義される。このように定義された秒は、エフェメリス秒に相当する。
第二の定義は、後に1997年のBIPM会議で、以下の記述を含むように洗練されました。
この定義は、0Kで静止しているセシウム原子を指す。
改訂された定義は、理想的な原子時計は、静止した状態で単一の周波数を発する単一のセシウム原子を含むことを暗示しているように思われます。しかし、実際には、この定義は、原子時計が動作する周囲温度（黒体放射）の影響を補正して、上記の定義のように秒の値を外挿すべきであるということを意味しています。
ロールプレイングゲームの第二弾
ロールプレイングゲームでは、「秒」とは、戦闘の小さな期間や1ターンの戦闘を指すために使用されることがあります。これは時間の標準的な瞬間として使われ、必ずしも実際の秒を指すわけではなく、シナリオに応じて短くなったり長くなったりします。
トリビア
- 近世までは、度数や時間を60で連続して分割していましたが、それはパー・ミニンタ・プリマ、パー・ミニンタ・セクンダ、パー・ミニンタ・ターシャなどのように進化しました。これが現代の分と秒へと発展しましたが、それよりも小さい分割については、現在では10進法を採用しています。いくつかの言語では、辞書はまだ、例えばポーランド語（tercja）とアラビア語（ثالثة）のように、秒の1/60のための第三のための単語を保持しています。
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質問と回答
Q:「秒」の記号は何ですか?
A:秒の記号は "s "です。
Q:1分間は何秒ですか?
A:1分間は60秒です。
Q:1時間は何分ですか?
A:1時間は60分です。
Q:1日は何時間ですか?
A:1日は24時間です。
Q:この時間の測り方の伝統はどこから来たのですか?
A:この伝統は、バビロニアまでさかのぼる。
Q:科学者はどのように秒を測定するのですか?
A: 科学者はセシウム原子が9,192,631,770回振動するのにかかる時間で1秒を測定します（約90億）。
Q:科学者が他の方法ではなく、この方法で時間を測定する理由の一例を挙げてください。
A:科学者がこの方法を使うのは、1日の長さが常に変化しているのに対し、原子の振動は常に同じ時間がかかるからです。
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