Zeit

Weder die mittlere Sonnenzeit noch die mittlere Sternzeit sind genau zutreffend, da sich die Erde nicht gleichmäßig um ihre Achse bewegt. Die Rotationsgeschwindigkeit variiert im Jahr bis zu einer bzw. zwei Sekunden. Zusätzlich wird die Erde allmählich langsamer, alle 100 Jahre etwa 1/1000 einer Sekunde. Einige dieser Schwankungen können berücksichtigt werden, andere jedoch nicht, denn diese sind unregelmäßig. Diese Probleme umging man mit der 1940 eingeführten Ephemeridenzeit. Die Ephemeridenzeit wird vorrangig von Astronomen benutzt, die für die Berechnung der Planeten- und Sternenpositionen den höchsten Genauigkeitsgrad brauchen. Die Ephemeridenzeit beruht auf der Rotation der Erde um die Sonne, die Grundposition ist (wie bei der Sternzeit) der Frühlingspunkt. Mittels mathematischer Tabellen lässt sich die Ephemeridenzeit in die mittlere Sonnenzeit umrechnen.

Bis 1955 basierte der wissenschaftliche Standard der Zeit, die Sekunde, auf der Rotationsperiode der Erde und war definiert als 1/86400 des mittleren Sonnentages. Als man erkannt hatte, dass die Rotationsgeschwindigkeit der Erde unregelmäßig ist und sich verlangsamt, musste man notwendigerweise die Sekunde neu definieren. Im Jahr 1955 definierte die Internationale Astronomische Union die Sekunde als 1/31556925,9747 des Sonnenjahres, das am 31. Dezember 1899 mittags begann.

Die Einführung von Atomuhren ermöglichte eine noch genauere Zeitmessung – speziell die Konstruktion der äußerst genauen Cäsium-Atomuhr (1955). Diese Atomuhr nutzt die Frequenz einer Spektrallinie (Spektroskopie: Spektrallinien) des Isotops Cäsium 133. Im Jahre 1967 wurde offiziell definiert, dass eine Sekunde im Internationalen Einheitensystem (Système International d’Unités, SI) 9 192 631 770 Strahlungsperioden dauert. Dies entspricht dem Übergang zwischen zwei Hyperfeinniveaus im Grundzustand des Cäsium 133. Daraus entwickelte man eine neue Zeitskala. Seit 1971 wird diese Zeit als Internationale Atomzeit bezeichnet (Temps Atomique International, TAI).

Bewegung und Gravitationsfelder beeinflussen den Zeitablauf. Diese Effekte wurden 1905 von Albert Einstein in seiner speziellen Relativitätstheorie formuliert und bei Experimenten, die man in den sechziger und siebziger Jahren durchführte, auch beobachtet. Bei einem dieser Versuche (1971) führten Hochgeschwindigkeitsflugzeuge Atomuhren (siehe Zeitgeber und Uhren) mit. Eine Maschine flog nach Osten, d. h. in der Rotationsrichtung der Erde, und die andere nach Westen. Nach dem Flug wurde festgestellt, dass die an Bord befindlichen Uhren – in Abhängigkeit von ihrer Bewegungsrichtung – entweder nach- oder vorgingen (im Verhältnis zu einer auf dem Boden stationierten Atomuhr), was die Vorhersage der Relativität bestätigte.

Siehe Zeitrechnung; Kalender; geologische Zeitrechnung; Kosmologie; Ewigkeit (Philosophie); Traumzeit