Tijd is een fundamentele natuurkundige grootheid die de volgorde uitdrukt waarin gebeurtenissen plaatsvinden en de duur die daartussen ligt. In het Internationale Eenhedenstelsel is de basiseenheid van tijd de seconde, die in het dagelijks leven samen met afgeleide eenheden zoals minuut, uur en dag wordt gebruikt.
In tegenstelling tot grootheden zoals lengte of massa is tijd een van de oudste meetconcepten in de menselijke geschiedenis; de sexagesimale structuur (grondtal 60) van uur, minuut en seconde gaat duizenden jaren terug naar de oude Babylonische beschaving.
- Natuurkundige grootheid
- Tijd
- Dimensiesymbool
- [T]
- SI-basiseenheid
- Seconde
- Symbool SI-eenheid
- s
- Huidige definitie van de seconde
- 9.192.631.770 trillingsperioden van het cesium-133-atoom
Wat is tijd?
Tijd is een fundamentele grootheid die de volgorde uitdrukt waarin gebeurtenissen plaatsvinden en de duur die tussen twee gebeurtenissen verstrijkt. In de natuurkunde wordt het weergegeven met het dimensiesymbool T en speelt het een rol bij de definitie van talrijke afgeleide grootheden, zoals snelheid, versnelling en frequentie.
In de klassieke natuurkunde werd tijd beschouwd als een absolute grootheid die voor alle waarnemers op dezelfde manier verstreek; met Einsteins relativiteitstheorie werd begrepen dat tijd anders kan verstrijken afhankelijk van de snelheid van de waarnemer en het zwaartekrachtveld (tijddilatatie).
De SI-eenheid van tijd: de seconde
De seconde is de SI-basiseenheid voor tijd, met symbool s. Historisch werd de seconde gedefinieerd als 1/86.400 van een dag (24 uur × 60 minuten × 60 seconden).
Omdat deze definitie onvoldoende stabiel bleek door kleine onregelmatigheden in de rotatiesnelheid van de aarde, werd de seconde in 1967 opnieuw gedefinieerd als exact 9.192.631.770 perioden van de straling die hoort bij de overgang tussen twee fundamentele energieniveaus van het cesium-133-atoom. Deze definitie zorgt ervoor dat atoomklokken overal ter wereld met dezelfde precisie kunnen functioneren.
De sexagesimale oorsprong van uur, minuut en seconde
De verdeling van een uur in 60 minuten en van een minuut in 60 seconden gaat terug op het sexagesimale getalsysteem (grondtal 60) dat door de oude Babylonische beschaving werd gebruikt. De Babyloniers verdeelden zowel de hoek (360 graden) als de tijd volgens dit systeem.
Het getal 60 werd gekozen omdat het exact deelbaar is door veel getallen -- 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 15, 20 en 30 -- wat praktische onderverdelingen in dagelijkse berekeningen (bijvoorbeeld het verdelen van een uur in drie of vier delen) vergemakkelijkt zonder gebroken getallen nodig te hebben.
De verdeling van de dag in 24 uur
De verdeling van de dag in 24 uur gaat terug op het Oude Egypte; de Egyptenaren verdeelden de dag in 12 gelijke delen en de nacht in nog eens 12, waarbij ze de tijd volgden via zonnewijzers en sterobservaties.
Deze indeling in 12 was waarschijnlijk geinspireerd op het tellen van de vingerkootjes (drie kootjes op elk van de vier vingers zonder de duim, in totaal 12) of op het aantal maancycli in een jaar (ongeveer 12 volle manen).
De relatie tussen de metrieke tijdseenheden
De onderverdelingen van de seconde -- de millisecond (0,001 seconde), de microsecond en de nanosecond -- worden gebruikt om zeer korte gebeurtenissen te meten, zoals computerprocessorbewerkingen, sporttijdwaarneming en wetenschappelijke experimenten.
De veelvouden ervan -- de minuut (60 seconden), het uur (3600 seconden) en de dag (86.400 seconden) -- zijn de basiseenheden die dagelijks worden gebruikt om de tijd bij te houden. Het omrekenen tussen deze eenheden gebeurt, in tegenstelling tot temperatuur, alleen door vermenigvuldiging/deling, omdat ze allemaal een gemeenschappelijk nulpunt (oorsprong) delen.
Wat is een schrikkelseconde?
De rotatiesnelheid van de aarde om haar as vertoont in de loop van de tijd kleine onregelmatigheden door getijdeneffecten en veranderingen in haar interne structuur; dit creeert een klein verschil tussen de 'precieze' tijd gemeten door atoomklokken en de duur van de dag gebaseerd op de werkelijke rotatie van de aarde.
Om dit verschil te compenseren, wordt sinds 1972 indien nodig een 'schrikkelseconde' toegevoegd aan de Gecoordineerde Universele Tijd (UTC). Het is een correctiemechanisme vergelijkbaar met de extra dag van schrikkeljaren (29 februari), maar omdat de onregelmatigheid van de aardrotatie onvoorspelbaar is, worden schrikkelseconden niet in een vaste cyclus toegevoegd zoals de kalender, maar naar behoefte.
Tijdzones en UTC
De aarde is verdeeld in ongeveer 24 tijdzones, omdat de zon op verschillende tijdstippen zijn hoogste punt bereikt, afhankelijk van de lengtegraad. Alle tijdzones gebruiken de Gecoordineerde Universele Tijd (UTC) als referentiepunt en worden uitgedrukt als een tijdsverschil ten opzichte van deze referentie, afhankelijk van hun regio (Nederland is bijvoorbeeld UTC+1 in de winter).
UTC is een moderne tijdstandaard die de oude Greenwich Mean Time (GMT) heeft vervangen en wordt onderhouden met atoomklokken; GMT wordt tegenwoordig vooral gebruikt als naam van de tijdzone die overeenkomt met de wintertijd in het Verenigd Koninkrijk.
Hoe wordt tijd gemeten?
In het dagelijks leven worden mechanische en digitale klokken gebruikt, terwijl in wetenschappelijke en technologische toepassingen (GPS-satellieten, telecommunicatienetwerken) atoomklokken worden gebruikt. Atoomklokken werken met een extreem hoge precisie, gebaseerd op de stabiele trillingsfrequentie van cesium- of rubidiumatomen.
Om nauwkeurige positiebepaling mogelijk te maken, moeten de atoomklokken van GPS-satellieten met een precisie van nanoseconden gesynchroniseerd zijn; zelfs een klein verschil in deze klokken kan grote fouten veroorzaken bij het berekenen van de positie op aarde.
Vergelijkingstabel van eenheden
| Eenheid | Symbool | SI-referentie | Systeem | Veelvoorkomend gebruik |
|---|---|---|---|---|
| Millisecond | ms | 0,001 s | SI/metriek | Computerbewerkingen en sporttijdwaarneming |
| Seconde | s | 1 s | SI | Basistijdmeting |
| Minuut | min | 60 s | Naast het SI toegestaan | Dagelijkse tijdregistratie |
| Uur | h | 3600 s | Naast het SI toegestaan | Werktijd, reistijd |
| Dag | dag | 86.400 s | Naast het SI toegestaan | Kalender en duurberekeningen |
Bronnen
De definities en omrekenwaarden op deze pagina zijn gebaseerd op erkende officiële metrologische referenties.