Sekunde

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Die Fähigkeit, einen Vorgang bestimmter Dauer – die Einheit der Zeit – mit möglichst geringen Abweichungen im Prinzip beliebig oft hintereinander wiederholen zu können, erwies sich schließlich (vor reichlich 250 Jahren) als entscheidender Schritt, das sog. „Längenproblem“ ein für alle Mal zu lösen: Nahm ein Schiff die Uhrzeit des Heimathafens mit – und schrieb ihren Lauf (mittels eines time keepers) in ausreichender Genauigkeit fort –, so ließ sich auf hoher See aus der Differenz zur örtlichen Zeit die geographische Länge und zusammen mit der vergleichsweise leicht zugänglichen Breite auch seine Position bestimmen. Vor allem Inseln ließen sich dann gezielt ansteuern, ohne unter Umständen wochenlang im Zick-Zack-Kurs nach ihnen suchen zu müssen.

John Harrison lieferte ab 1735 erste Modelle eines solchen time keepers und musste um die Anerkennung seiner Lösung vierzig Jahre lang ringen, bis James Cook 1775 von seiner zweiten Weltreise, bei der die Erde erstmals auf östlichem Kurs umsegelt wurde, heimkehrte und die Brauchbarkeit des harrissonschen Zeitgebers endgültig bestätigen konnte. Damit war das Rennen um Geräte, die eine Zeiteinheit immer genauer darstellen konnten, eröffnet.

Die darzustellende Einheit der Zeit, die Sekunde, leitet sich unmissverständlich aus der überkommenen Einteilung des Tages in Stunden, Minuten und Sekunden ab. Vermutlich wurde die Minute deswegen noch einmal in sechzig gleiche Dauern unterteilt, weil sich das Abbild der eigenen Position auf den himmlischen Hintergrund entsprechend genau angeben ließ. So wird der himmlische Längengrad, die Rektaszension, meist auch in Stunden, Minuten und Sekunden gemessen. Astronomen waren bereits in der Lage, bestimmte Himmelskonstellationen geometrisch so genau zu vermessen, dass tägliche Unterschiede zwischen geometrischen Daten auf Bruchteile von Minuten heruntergebrochen werden konnten, als Uhren noch nicht in der Lage waren, diese Unterschiede über längere Zeit entsprechend genau aufzulösen. Nicht umsonst mussten mechanische Zeitgeber bis ins 19. Jahrhundert hinein täglich an einer Sonnenuhr als Mittagsweiser justiert werden. Heutzutage sind Funkuhren gebräuchlich, die global einheitlich der koordinierten Weltzeit folgen.

Die Astronomie war seit je in der Lage, die Abfolge von Tagen, „Monden“ und Jahren äußerst präzise einzutakten. Jedes Gerät, das eine der Untereinheiten – Stunde, Minute, Sekunde usw. – darzustellen hat, konnte (und kann) damit im Prinzip beliebig genau überprüft werden (es ist nur eine Frage der Laufzeit). Bis heute sind astronomische Zeitskalen in Gebrauch (aktuell: Dynamische Zeit), denen gegenüber sich technische Zeitgeber zu bewähren haben.

Mit der Spektroskopie erwuchs der Astronomie jedoch eine unerbittliche Konkurrentin: Atome senden Licht von charakteristischer Frequenz aus, das sich als zeitlich unbegrenzter Taktgeber eignet und dabei so präzise integriert werden kann, dass sich der daraus erwachsende Zeitstrahl umgekehrt zur Kontrolle astronomischer Perioden eignet. Wenn die Einheit der Zeit heutzutage als das „9.192.631.770-fache der Periodendauer“ einer bestimmten Strahlung angesetzt wird, dann ist damit der Anspruch verbunden, dass diese Strahlung so genau ausgewertet werden kann, dass die Dauer jedes für uns wesentlichen natürlichen oder technischen Vorgangs auf dem so entstehenden Zeitstrahl präzisestmöglich gemessen werden kann.