La longue histoire de la seconde

Le temps d’un battement de cœur ou de dire Mississipi, une seconde, c’est court et facile à se représenter… et pourtant ça a été une longue histoire pour la définir!

Deux chronomètres mesurent-ils la même seconde? (Image: galdzer/CanStockPhoto)

Dès les premières civilisations, la mesure du temps a été une préoccupation centrale pour organiser la vie quotidienne. D’abord pour rythmer les heures de travail ou les cérémonies de la journée, puis bien plus tard pour préciser les horaires de train, et de nos jours pour cadencer les échanges de données informatiques, la mesure du temps est devenue de plus en plus précise selon les besoins mais aussi selon les possibilités techniques de chaque époque.

Des jours divisés par 12 ou 60 depuis l’antiquité

cadran solaire chinois antique

Un cadran solaire utilisé par les Chinois dans l’Antiquité. (Image: Jochen/CanStockPhoto)

La mesure la plus naturelle du temps se fait par l’observation du mouvement du Soleil: un jour solaire, c’est la durée entre deux passages du Soleil à son zénith. Grâce aux premiers outils pour mesurer le temps, il a été possible de diviser le jour en petits intervalles plus pratiques.

Les premières traces de cadrans solaires remontent aux Égyptiens, dès 2000 av. J.-C. Comme ils comptaient en base 12, ils divisaient le jour solaire en 12 tranches, ancêtres de nos heures. A partir de 300 av. J.-C., les Babyloniens, qui faisaient leurs calculs astronomiques en base 60, divisaient le jour et ses subdivisions en 60 portions à chaque fois.

Ces durées n’étaient pas régulières: selon la période de l’année et la durée du jour, la longueur de l’heure ou des subdivisions variaient. Mais de ces premières manières de compter le temps, l’habitude de diviser les unités de temps en 12 ou en 60 est restée.

La naissance de la seconde au Moyen-âge

Au Moyen Âge, des astronomes commencent à utiliser les notions de minute et de seconde: la minute est la première division de l’heure par 60, et la seconde est tout simplement la «seconde» division de l’heure par 60!

C’est aussi au Moyen Âge que les premières horloges mécaniques ont été construites, en général pour les églises où elles indiquaient les heures des messes. A mesure des progrès techniques dans la fabrication des horloges, des aiguilles indiquant les minutes et les secondes ont été ajoutées sur leurs cadrans.

C’est en 1889 que la première définition scientifique de la seconde a été donnée: 1/86’400 du jour solaire. En multipliant le nombre de secondes qu’il y a par minute, par heure, pour tout un jour, tu devrais retomber sur ce chiffre! Par la suite la seconde sera choisie par les scientifiques du monde entier comme étalon de mesure du temps et unité du Système International.

La seconde à la précision atomique

horloge atomique

A première vue, cette horloge atomique n’a pas grand-chose à voir avec la mesure du temps. Pourtant elle indique bien plus précisément le temps aux physiciens Steve Jefferts et Tom Heavner que la montre que tu portes au poignet. (Image: National Institute of Standards and Technology/Wikimedia Commons)

Alors que les unités de temps se sont basées pendant des millénaires sur le mouvement du Soleil, tout change dans les années 1960 avec les découvertes en physique atomique. Un chercheur anglais, Louis Essen, a proposé de définir la seconde bien plus précisément en se basant sur les vibrations d’un atome de césium, qu’il savait pouvoir mesurer très exactement: la seconde est la durée de 9 192 631 770 périodes de vibration de cet atome. De cette façon, la seconde est précise jusqu’au 10e chiffre après la virgule!

Aujourd’hui c’est toujours le césium qui nous donne l’heure. Les horloges atomiques placées sur Terre et à bord des satellites sont synchronisées et fournissent la précision en temps dont ont besoin les transmissions sur Internet ou encore les systèmes de navigation GPS.

 

Des secondes intercalaires pour rattraper le soleil

On pourrait penser qu’avec la précision exceptionnelle des horloges atomiques, la seconde est définitivement fixée. Mais la rotation de la Terre subit à certaines périodes de légères variations, et en particulier elle ralentit très légèrement. Et si la Terre tourne moins vite, la durée du jour rallonge! Le jour ne durait que 22h il y a 300 millions d’années.  Petit à petit les deux définitions de la seconde ne sont plus compatibles: les 9 milliards de vibrations durent un tout petit peu moins longtemps que 1/86’400 de jour solaire. Pour y remédier, on ajoute des secondes intercalaires quand les deux systèmes présentent une différence assez importante. On a rajouté 27 s depuis 1972. Pas besoin de régler ta montre pour si peu… mais tous nos systèmes informatiques suivent le changement!

Évaluation moyenne:
  •  
(0 Évaluations)

Qu'en dis-tu?

Cet article n'a pas encore reçu de commentaires.