Detik

Detik
	Jam atom sesium NIST-F1 di Amerika Serikat, yang digunakan sebagai salah satu rujukan standar waktu utama di dunia untuk merealisasikan definisi resmi detik.
Informasi umum
Sistem unit	Unit SI dasar
Besaran	Waktu
Simbol	s
Konversi kesetaraan
Dalam Unit SI dasar	1 detik
Dalam jam	1⁄3.600 jam
Dalam menit	1⁄60 menit
Dalam detik	1 detik

Detik atau sekon (simbol: s) adalah satuan dasar untuk besaran waktu dalam Sistem Satuan Internasional. Dalam penggunaan kalender dan jam sipil sehari-hari, detik dibagi secara historis sebagai ¹⁄₆₀ dari satu menit, atau ¹⁄₃₆₀₀ dari satu jam. Namun, dalam sains dan metrologi modern, detik didefinisikan secara presisi absolut berdasarkan sifat dasar materi dalam fisika kuantum, bukan lagi berpatokan pada pergerakan astronomis maupun rotasi Bumi.

Simbol SI resmi untuk satuan ini adalah s. Penggunaan singkatan seperti sec atau dtk sering ditemukan dalam ruang lingkup informal atau keseharian, tetapi hal tersebut tidak diakui secara resmi dalam pedoman penulisan ilmiah internasional (BIPM). Detik juga merupakan satu-satunya unit dasar SI yang tetap dipertahankan definisinya dan digunakan secara identik dalam berbagai sistem satuan historis, termasuk sistem cgs (sentimeter-gram-sekon) dan sistem mks (meter-kilogram-sekon).

Definisi resmi

Sejak tahun 1967, pada Konferensi Umum tentang Berat dan Ukuran (CGPM) ke-13, definisi resmi dari satu detik ditetapkan berdasarkan pengukuran presisi pada struktur atom dari isotop sesium. Biro Internasional untuk Ukuran dan Timbangan (BIPM) mendefinisikan detik sebagai berikut:

"Satu detik adalah durasi waktu yang mencakup tepat 9.192.631.770 periode radiasi yang bersesuaian dengan transisi antara dua tingkat energi hiperhalus pada keadaan dasar (ground state) dari atom sesium-133 tak terganggu pada suhu nol mutlak."

— [[]]

Definisi ini menetapkan bahwa frekuensi transisi atom sesium (Δν_Cs) adalah persis 9.192.631.770 hertz (siklus per detik). Definisi ini memungkinkan pengukuran waktu dilakukan dengan jam atom (atomic clock) di seluruh dunia dengan tingkat akurasi yang luar biasa tinggi, yang mana jam atom terbaik di dunia saat ini hanya akan melenceng satu detik dalam kurun waktu jutaan tahun. Pada tahun 2018, definisi ini kembali ditegaskan saat terjadi redefinisi seluruh satuan dasar SI, namun inti konsep fisikanya untuk definisi detik sama sekali tidak diubah.

Sejarah perkembangan definisi

Sebelum fisika kuantum memungkinkan pengukuran mikroskopis, umat manusia mendefinisikan interval waktu berdasarkan pengamatan peristiwa makroskopis, terutama pada astronomi.

Pecahan hari matahari (sebelum 1956)

Akar kata dari "detik" dalam sejarah pencatatan waktu berawal dari peradaban kuno. Kata bahasa Inggris second diturunkan dari bahasa Latin: secunda pars minuta yang berarti "bagian kecil kedua". Ini merujuk pada sistem perhitungan berbasis 60 (sistem seksagesimal) yang diwarisi dari bangsa Sumeria dan Babilonia. Jam pertama dibagi menjadi 60 bagian kecil pertama (minuta pars, yang menjadi "menit"), kemudian menit tersebut dibagi lagi menjadi 60 bagian kecil kedua (secunda, yang menjadi "sekon" atau detik).

Selama berabad-abad, detik secara formal didefinisikan sebagai pecahan ¹⁄_86.400 dari rata-rata hari matahari (mean solar day). Definisi ini menggunakan rotasi Bumi sebagai instrumen pencatat waktu. Jam bandul (pendulum clock) dan kronometer mekanis secara historis dikalibrasi untuk menyelaraskan satu siklus penuh hari menjadi 24 jam, dengan setiap jam berisi 60 menit, dan setiap menit berisi 60 detik.

Detik waktu efemeris (1956–1967)

Pada paruh pertama abad ke-20, observasi astronomi menunjukkan bahwa rotasi Bumi ternyata tidak sepenuhnya stabil. Kecepatan rotasi planet melambat dan mengalami fluktuasi secara periodik akibat interaksi gravitasi pasang surut (tidal friction) dari Bulan dan Matahari. Fakta ini membuat rata-rata hari matahari dianggap tidak lagi cukup stabil untuk digunakan sebagai landasan standar fisika yang memerlukan akurasi tinggi.

Sebagai solusi, pada tahun 1956, standar internasional menetapkan definisi yang berlandaskan tahun tropis (waktu revolusi Bumi mengelilingi Matahari), bukan lagi hari (waktu rotasi Bumi). Definisi yang dikenal sebagai detik waktu efemeris (ephemeris time) ini dirumuskan sebagai pecahan ¹⁄_{31.556.925,9747} dari tahun tropis pada perhitungan tanggal 0 Januari 1900 pukul 12 waktu efemeris. Meskipun definisi ini lebih stabil secara teoretis, waktu efemeris sangat sulit direalisasikan di dunia nyata dan tidak bisa diukur langsung di sembarang tempat, sehingga kemudian digantikan dengan penemuan standar resonansi atomik satu dekade kemudian.

Kelipatan dan subkelipatan

Sebagai unit dasar dalam Sistem metrik, unit detik dikombinasikan dengan awalan standar SI untuk menggambarkan rentang waktu yang jauh lebih pendek atau lebih panjang. Awalan untuk rentang waktu yang lebih pendek dari satu detik paling luas dipraktikkan dalam bidang elektronika, komputasi, dan fisika partikel:

Milidetik (ms): ¹⁄_1.000 detik. Waktu tempuh suara di udara untuk jarak 34 sentimeter.
Mikrodetik (µs): ¹⁄_1.000.000 detik. Digunakan untuk spesifikasi keterlambatan jaringan internet latensi rendah.
Nanodetik (ns): 10⁻⁹ detik. Digunakan dalam pengukuran siklus frekuensi prosesor komputer (sebuah CPU dengan frekuensi 1 GHz memiliki siklus jam sepanjang 1 ns).
Pikodetik (ps): 10⁻¹² detik.
Femtodetik (fs): 10⁻¹⁵ detik. Digunakan secara luas dalam pengukuran durasi denyut teknologi laser tingkat lanjut.

Walaupun SI memiliki awalan untuk pengukuran yang lebih besar dari standar dasar, ukuran seperti kilodetik (ks) atau megadetik (Ms) hampir tidak pernah digunakan dalam kehidupan masyarakat maupun sains. Untuk rentang waktu panjang, dunia sains dan masyarakat umum jauh lebih sering menggunakan konversi non-SI standar konvensional (menit, jam, hari, minggu, tahun, dan abad).

Waktu atom internasional dan detik kabisat

Definisi atomik dari detik saat ini dipertahankan melalui Waktu Atom Internasional (TAI), sebuah standar skala waktu terus-menerus dan berkelanjutan yang diamati secara kolektif oleh jaringan ratusan jam atom sesium di berbagai laboratorium fisika global. TAI dihitung oleh Bureau International des Poids et Mesures.

Namun, standar penanda waktu sipil internasional adalah Waktu Universal Terkoordinasi (UTC). UTC didasarkan pada perhitungan presisi jam atom detik per detik (seperti TAI), akan tetapi disesuaikan agar selalu selaras dengan posisi pergerakan Matahari di langit. Karena perputaran Bumi yang perlahan melambat, standar jam Bumi kadang tertinggal beberapa fraksi dari jam atom. Untuk mencegah siang hari pada jam bergeser lambat laun ke waktu senja secara kalender, sebuah unit sisipan secara rutin diputuskan untuk ditambahkan pada akhir hari dalam perhitungan akhir tahun atau pertengahan tahun UTC. Hari yang mengalami proses koreksi ini menghasilkan penambahan durasi sehari sepanjang 86.401 detik. Konsep detik tambahan mekanis yang digunakan demi mensinkronkan jam atom dengan jam rotasi pergerakan Bumi ini dinamakan detik kabisat (leap second).

Keputusan kapan detik kabisat disisipkan diterbitkan oleh Layanan Sistem Referensi Rotasi Bumi Internasional (IERS), dan pada umumnya berlangsung setiap beberapa tahun sesuai dengan pantauan dinamika fluktuasi perputaran planet.

Lihat pula

Referensi

Pranala luar

(Inggris) Brosur SI (Sistem Satuan Internasional) resmi oleh BIPM
(Inggris) Institut Nasional Standar dan Teknologi Amerika Serikat (NIST) - Divisi Waktu dan Frekuensi