세슘원자는 1초에 몇번 진동할까

<재미있는 단위이야기> 9. 시간의 단위 '초'

고대인들은 아침에 뜨고 저녁에 지는 해의 이동을 보며 하루를 나눴다. 그러다보니 시간이 꽤 부정확할 수밖에 없었다. 기원전 2000년경 이집트는 낮과 밤을 각각 12시간으로 나눴다. 오늘날처럼 하루가 24시간이었던 셈이다.

하지만 계절에 따라 낮밤의 길이가 달라지므로 1시간의 길이가 계절에 따라 변했다. 이렇게 늘었다 줄었다 하는 1시간이 일정해진 건 기원 전후였다.

그러나 오늘날은 1분, 1초를 다투는 시대다. 게다가 국제단위계에서 시간의 기본단위 역시 1초이다. 그렇다면 1초는 언제부터 사용된 것일까. 초가 등장한 것은 1000년경의 일이다. 페르시아 학자 알비루니가 시, 분, 초라는 시간단위를 사용했다고 전해진다. 하지만 실제 1초라는 시간을 잰 건 훨씬 나중의 일이다. 1초를 재는 최초의 시계는 1577년에서 1580년 사이 이스탄불의 천문학자 타키 알딘이 천문관측을 위해 만들었다.

그렇다면 1초는 얼마나 긴 시간일까? 아마도 초등학생들은 이렇게 말할 것이다. 1분은 60초이고, 1시간은 60분이며, 하루는 24시간이라고. 좀 더 어렵게 말한다면 하루 길이를 8만6400으로 나눈 것이 1초라고 대답할지도 모른다.

국제적으로도 초의 정의는 오랜 기간 이와 거의 유사했다.

1960년까지 초는 '평균태양의 8만6400분의 1'로 정의했다. 하지만 오늘날 초의 의미는 전혀 다르다. 그 정의는 다음과 같다. “초는 세슘-133 원자의 바닥상태에 있는 두 초미세 준위간의 전이에 대응하는 복사선의 91억9263만1770주기의 지속시간이다.”