在人类观察到的自然现象中，以天空中发生的现象为最明显，也最有规律，所以很自然地时间的量度以地球自转的周期作为基准，这就是所谓的太阳日。1秒=1/86400平太阳日。但是由于地球自转并不均匀也不稳定，1960年国际计量大会确认，把时间基准改为以地球围绕太阳公转为依据，即：把秒定义为在1900年地球绕太阳沿轨道运行一周所需时间的1/315 569 25.9747。这一数据之所以有如此之高的精确度，是因为这个结果是通过为期数年的一系列天文观测获得的。然而根据这个定义很难对秒本身进行直接比较。正好在这期间，时间和频率的测量技术有了很大发展，1967年第十三届国际计量大会重新规定了时间单位的定义：“秒是铯−133原子基态的两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射的9 192 631 770个周期的持续时间”。