Abbiamo definito il metro come distanza percorsa dalla luce in una frazione di secondo pari a 1/299 792 458. La durata di questo fenomeno è un intervallo di tempo.

Per misurare direttamente la durata di un certo fenomeno bisogna confrontarla con la durata di un fenomeno «campione» usato come unità di misura, ma in questo caso l’operazione non è semplice. Se prendiamo due oggetti qualsiasi possiamo facilmente ricavare quante volte la lunghezza dell’uno sta nella lunghezza dell’altro, perché possiamo prendere il primo e riportarlo più volte sul secondo. Questo non è più vero se vogliamo confrontare la durata di due fenomeni qualsiasi: come facciamo a riprodurre più volte una durata, diciamo il tempo che impiega un sassolino a cadere da una certa altezza? 

Per sapere, per esempio, quante volte il sassolino deve cadere prima che un ragazzo percorra la distanza tra casa e scuola, il sassolino deve cadere ripetutamente quel numero di volte (figura 11). Per misurare la durata abbiamo quindi bisogno di fenomeni che si ripetono sempre esattamente nello stesso modo, cioè di fenomeni periodici (figura 12).

Per misurare la durata di un fenomeno si conta quante volte la durata di un fenomeno periodico è in essa contenuta.

Intorno a noi non abbiamo a disposizione molti fenomeni periodici, per cui abbiamo avuto storicamente poca scelta sulle unità di misura del tempo. Il giorno è l’unità di misura nata dalla regolarità dell’alternarsi tra notte e giorno; l’anno invece riflette la regolarità delle rivoluzioni della Terra intorno al Sole (figura 13). Per millenni l’umanità si è dovuta accontentare di queste e poche altre grandi regolarità (non sempre precisissime). Si dovette attendere la scoperta del diciassettenne Galileo Galilei per trovare nelle oscillazioni di pendoli artificiali una nuova importante (e stabile) regolarità che contribuì a rendere più precisa la misurazione dell’ora, ventiquattresima parte del giorno solare medio.

Il secondo, unità fondamentale del SI, fu inizialmente definito come una frazione pari a 1/86 400 del giorno solare medio, ma attualmente si usa un fenomeno periodico molto più regolare, che riguarda una proprietà della materia a livello atomico.

Nel SI l’intervallo di tempo si misura in secondi. Il secondo è la durata di 9 192 631 770 oscillazioni di una particolare onda elettromagnetica emessa dall’atomo di cesio.

Lo strumento per misurare l’intervallo di tempo è il cronometro (figura 14). Esso va messo in funzione nello stesso istante in cui inizia il fenomeno di cui si vuole conoscere la durata e fermato nell’istante in cui termina. Sul cronometro si legge il numero di secondi corrispondenti.

Per motivi pratici i multipli del secondo seguono norme particolari che si rifanno alle regolarità astronomiche e alle relative unità di misura. Conformemente alla prima definizione di secondo, un giorno è equivalente a 86 400 s; un’ora è invece formata da 60 min da 60 s ciascuno, cioè complessivamente da 3600 s. Per i sottomultipli si usano i noti prefissi del SI (tabella 4).