La mesure du temps

De l'année à la seconde

La construction de la seconde

Tout comme la construction des calendriers, la construction de l’unité de temps du système international s’est déroulée par étape et a évolué dans sa précision selon les époques pour finalement aboutir aujourd’hui à l’unité la plus précise que l’on connaisse.

Pour la définir, il a donc fallu passer par le jour ainsi que par l’heure et la minute. Nous retracerons donc ici brièvement ces différents passages, excepté le jour puisqu’il a été détaillé dans la section calendrier.

La définition de l’heure

La définition d’une heure se retrouve la première fois dans l’Egypte ancienne. En effet, il faut, pour remonter aux origines de l’heure remonter a l’Egypte antique, à leurs croyances et aux astres.

Dans cette religion, les pharaons, une fois mort étaient accompagnés par un des dieux et devenaient une étoile, ceci n’est donc pas surprenant que tout parte de l’astrologie. La religion égyptienne, composée de 12 dieux qui représentent les mois, avait découpé le ciel en 36 parties, équivalent aujourd’hui à ce que certains appellent les décans. Ces décans, délimités par des étoiles ou des constellations n’étaient donc visible que la nuit et en moyenne, on ne pouvait en distinguer que 12 entre l’aube et l’aurore, qui brouillaient complètement la vision du ciel.

Fig.1: Carte du ciel des Egyptiens

Ces 12 parties de ciel sont donc devenues les 12 heures que composent une nuit et par symétrie, les anciens ont divisé le ciel de la même manière, on eût donc un système complet de 24h. En ce temps cependant, la variation de la longueur du jour (bien que proche de l’équateur) n’était donc pas prise en considération et les heures ainsi que toutes les unités associées étaient variables !

On notera également que 12 est un multiple de 2,3,4 et 6 ce qui facilite beaucoup sa division et cela peut laisser penser que les cadrans solaires pouvaient avoir une précision relativement bonne pour l’époque du fait de cette division.

Création de la seconde

Il faudra ensuite attendre que les Babyloniens décident de diviser encore l’heure égyptienne. Leurs système de calcul, fondé sur une base 60 du fait également de sa divisibilité facile par de nombreux facteurs, va naturellement conduire à la division par 60 d’une heure puis en ensuite de la minute pour donner la seconde. Cette unité est également proche du rythme cardiaque des individus.

Ses définitions selon les époques

La première définition de la seconde est donc apparue dans l’antiquité comme une fraction du 1/(86400) de jour, le jour n’étant pas fixe.

La définition de la seconde est depuis lors très liée aux moyens techniques dont on dispose pour la mesurer. On cherchera donc dès lors à la rendre la plus régulière possible et toutes les définitions suivante vont dans ce sens. Il n’y aura cependant pas d’autres définitions pendant de très nombreuses années, comme il n’y en a pas eu dans la mesure effectif de temps par des outils.

La maîtrise des nouveaux outils et l’apparition des pendules ainsi que les statistiques d’observation des astres définiront donc la seconde comme la même fraction de jour que la précédent mais cette fois-ci du jour solaire moyen que l’on saura dès lors mesurer.

En 1956, les phénomènes terrestre étant bien compris et même mis en equation, cela permettra de baser la seconde sur la rotation de la terre autour du soleil et plus sur le jour, lui conférant ainsi une meilleure précision. En effet la rotation de la terre sur elle-même est en prise à de nombreux facteurs qui peuvent la ralentir ou l’accélerer selon les conditions, effet qui sont amoindri en prenant le temps que parcours la terre pour faire le tour du soleil. La seconde mesure désormais une fraction de l’année tropique 1900 soit 1/31 556 925,9747 de celle –ci.

Les dernières techniques de mesure du temps ayant des précisions allant bien au-delà seconde ont permis de redéfinir celle-ci. En particulier, les mesures faites sur la matière et donc des atomes et particulierement le passage de ceux-ci entre 2 niveaux d’energie. La conférence des poids et des mesures de 1967 permis de définir la seconde comme tel :

La seconde est la durée de 9 192 631 770 périodes de la radiation correspondant à la transition entre les niveaux hyperfins F=3 et F=4 de l'état fondamental 6S½ de l'atome de césium 133.

Ceci ne permet actuellement d’avoir une précision sur la seconde allant jusqu’à 10^-14 et en fait donc l’unité de mesure la plus connue de toute. Cependant, les scientifiques se penchent toujours sur cette question et continuent les tests sur d’autres niveaux d’énergie de certains atomes. Tout ceci laisse donc penser que la définition de la seconde n’est donc pas arrêtée.