Combien dure une seconde ? Pourquoi mesurer le temps avec une telle précision ?

II Combien dure une seconde ??
Pourquoi mesurer le temps avec une telle précision ??

1) Définition légale de la seconde

Jusque en 1956, on a considéré qu'une seconde était une durée équivalente a 1/86400e (ndlr : 86400=60x60x24) d'un jour solaire moyen, c'est-à-dire de 24 heures. Mais cette échelle de temps semblait très peu stable, car la durée d'une journée moyenne est très variable (saison, années bissextiles etc) .Aussi fallait-il très régulièrement, grâce à des mesures astronomiques, recaler les horloges du monde entier pour obtenir une heure « exacte » et offrir aux scientifiques une précision acceptable pour leurs calculs. Mais grâce au progrès réalisés en mathématiques d'abord, puis en sciences physiques, cette époque est désormais révolue depuis l'avènement en 1967 de l'horloge atomique (et par la suite du temps atomique). Pour découvrir en détail le fonctionnement de cet objet, nous vous invitons à lire la première partie de notre T.P.E. Le Système International d'unités définit donc désormais la seconde comme précisément 9 192 631 770 oscillations de l'isotope de Césium 133.De plus l'utilisation d'une horloge atomique garantit une précision « plus qu'acceptable » au vu des performances d'une horloge à quartz par exemple (qui dérive en moyenne d'une seconde tous les dix ans).En effet l'horloge atomique au césium (nb :qui n'est pas la plus précise des horloges atomique à l'heure actuelle !!) ne dérive que d'une petite seconde en...30 millions d'années (soit une précision de 10 puissance -11) .


2) Applications directes

A partir de cette très belle définition théorique, on définit ce que l'on appelle le temps universel coordonné (ou T.U.C.).Ce temps universel est obtenu grâce aux 400 horloges atomiques dispersées dans le Monde. Celles ci sont en permanence reliées entre elles par informatique et les chercheurs définissent le T.U.C. en faisant la moyenne arithmétique des mesures de chaque horloge (en ayant tenu compte des fuseaux horaires dans lesquels sont situés chaque horloge atomique).Ce temps universel coordonné est bien sûr définit en GMT c'est-à-dire qu'il donne l'heure au méridien 0 (Le Méridien de Greenwich ).Notons que la France a d'ailleurs été l'un des précurseurs en la matière : en plus d'accueillir à le bureau International des Poids et des Mesures à Sèvres, nous totalisons pas moins de 20 horloges atomiques sur notre territoire (essentiellement situées dans des observatoires scientifiques)
Le T.U.C. est bien souvent donné par les horloges parlantes et il est même possible grâce au flux Internet de télécharger des serveurs connectés à ces horloges, pour toujours être a la bonne heure (au millième de seconde près)
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3) L'horloge atomique et ses limites

L'horloge atomique n'est pour autant pas infaillible. En plus d'un inconvénient matériel certain de par son volume (souvent très important),sa dangerosité (n'oublions pas qu'il s'agit de radiations nucléaires !!) et son prix (étant une machine complexe à fabriquer, l'addition est souvent salée), les horloges atomiques n'assurent pas une précision absolue dans les mesures !!En effet même si elles dérivent extrêmement peu, leur fonctionnement peut être altéré à courte échelle. La chaleur est l'une des sources majeures de disfonctionnement : en effet qui dit chaleur dit énergie, et c'est justement ce trop d'énergie qui est préjudiciable à la marche des horloges atomiques. En apportant cette énergie en plus, on change totalement l'émission d'énergie de l'atome de Césium et sa longueur d'onde. Le rayonnement de l'atome est donc modifié, certes très légèrement, mais à long terme cela peut prendre de plus grandes proportions.
Autre problème que les horloges atomiques ne règlent pas : celui des saisons et celui de la vitesse de rotation de la Terre(non constante), qui influencent directement la durée d'une journée.
Pour cela il est donc nécessaire de recaler les horloges environ tous les 2 mois pour qu'il n'y ait pas d'incohérence entre le temps solaire et le temps atomique (par exemple qu'une horloge atomique affiche minuit au beau milieu de la journée !!). Pour les recaler, il suffit de retirer à intervalle réguliers une ou deux secondes au T.U.C. Ces secondes enlevées sont dites secondes intercalaires.
Malgré quelques disfonctionnements quasi-anecdotiques et la nécessité de les recaler environ tous les deux mois, l'horloge atomique reste à l'heure actuelle l'instrument de mesure du temps le plus fiable (et de loin)
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