Для расписания иногда достаточно минуты. Для связи, спутниковой навигации и совместных научных наблюдений нужна значительно более точная синхронизация. При этом надо различать единицу длительности — секунду — и показание общей шкалы, которое указывает, какой момент наступил.
Как устанавливают и передают время
Службы времени создают и поддерживают опорные шкалы, сравнивают часы, измеряют их отклонения и передают сигналы потребителям. Исторически важнейшим источником были наблюдения небесных светил. Пассажный инструмент фиксировал пересечение звёздами меридиана. При верхней кульминации часовой угол звезды равен нулю; звёздное время совпадает с её прямым восхождением. По наблюдениям многих звёзд уточняли поправки часов и самого инструмента.
Сегодня равномерную единицу времени воспроизводят атомные стандарты, а астрономические методы определяют вращение и ориентацию Земли. Одно не заменяет другое: стабильные часы не сообщают сами по себе, как именно повернулась планета.
Маятник совершает колебания, кварцевый генератор использует свойства кристалла, атомный стандарт — строго определённый переход атома. Температура, механические воздействия и другие условия влияют на реальные устройства, поэтому точность нельзя назначить всем часам одного типа одной цифрой.
Секунда СИ определена через фиксированное значение частоты сверхтонкого перехода между двумя уровнями невозмущённого основного состояния атома цезия-133: 9 192 631 770 Гц. Иными словами, секунде соответствует именно такое число периодов излучения этого перехода. Это определение единицы, а не утверждение, что любой бытовой прибор содержит атомы цезия.