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Première définition de la seconde (définition officielle de la seconde du Système International d'unité jusqu'en 1960) :

La seconde est la 1/86400ème partie du jour solaire moyen.

L'échelle de temps qui lui correspond est le Temps Universel (UT) :

Le Temps Universel UT est le temps solaire moyen pour le méridien origine augmenté de 12 heures.

En toute rigueur, le temps solaire n'est pas un temps, c'est un angle : le temps solaire vrai en un lieu et à un instant donnés est l'angle horaire du Soleil en ce lieu et à cet instant. Mais c'est un angle qui augmente (presque) proportionnellement au temps.

En fait, la définition de UT ne fait pas intervenir le temps solaire vrai mais le temps solaire moyen. Le temps solaire vrai fluctue au cours du temps à cause principalement de deux phénomènes :

  1. L'orbite de la Terre est une ellipse. Le mouvement de la Terre autour du Soleil, donc le mouvement apparent du Soleil dans le ciel, varie suivant la proximité du Soleil, plus vite au mois de janvier lorsque la Terre est au périhélie, moins vite en juillet lorsque la Terre est à l'aphélie. Par conséquent, la durée du jour solaire vrai est plus courte en janvier et plus longue en juillet (attention, cet effet n'a rien à voir avec le fait que les journées sont plus longues en été qu'en hiver ! ). Cette variation du jour solaire vrai a donc une période d'un an.
  2.  C'est la projection du mouvement du Soleil sur l'équateur céleste qui détermine la durée du jour solaire. Aux solstices, le Soleil se déplace parallèlement à l'équateur céleste alors qu'aux équinoxes son déplacement est incliné de 2327' par rapport à l'équateur céleste. La projection géométrique du Soleil sur l'équateur se déplace donc plus rapidement aux solstices qu'aux équinoxes. La variation correspondante du jour solaire vrai a donc une période de six mois.
Le temps solaire moyen correspond au temps solaire vrai débarrassé de ces fluctuations. Ces dernières, qui cumulées sur une année atteignent une amplitude d'une vingtaine de minutes, peuvent en effet être aisément calculées et donc corrigées : c'est l'équation du temps (voir figure 1), bien connue des amateurs de cadrans solaires.

figure 1
Figure 1: l'équation du temps


 

Détermination du Temps Universel :

Pratiquement, on détermine le temps universel en notant l'instant de passage au méridien (plan Nord-Sud) d'étoiles de coordonnées connues. Une telle mesure donne en fait le temps sidéral, qu'il faudra ensuite convertir en une première échelle de temps universel, appelée UT0, qui constitue en quelque sorte un ``temps universel brut''. La dernière étape consiste à calculer la position de l'axe de rotation instantané de la Terre (le pôle Nord, par exemple, se déplace à la surface du globe de plusieurs mètres par an) et à calculer le temps universel rapporté à cet axe de rotation instantané : c'est UT1, qui, plus précis qu'UT0, constitua l'échelle de temps officielle jusqu'en 1960. Elle nécessitait le concours d'un grand nombre d'observatoires, tant pour la détermination du temps sidéral que pour le calcul de la position de l'axe de rotation instantané de la Terre.

Incertitude sur la détermination du Temps Universel :

En temps réel, on peut accéder à UT0 avec une exactitude de l'ordre de 0,1 seconde.

Après correction (2 mois plus tard), UT1 est donné avec une incertitude de l'ordre de 1 ms (1 milliseconde = 0,001 seconde). Il faut alors corriger la date de tous les évènements repérés sur l'échelle de temps brute.

Si cette échelle de temps pouvait sembler suffisante pour la plupart des besoins de l'époque, ses irrégularités avaient été signalées dès 1929. En particulier, en plus de fluctuations aléatoires de la durée du jour, un phénomène gênant avait déjà été détecté : la durée du jour solaire moyen, et donc de la seconde d'UT1, a tendance à augmenter d'une dizaine de millisecondes par siècle, dérogeant ainsi aux principes de pérennité et de stabilité que doit suivre une échelle de temps. Ce ralentissement de la rotation de la Terre est dû à l'attraction de la Lune et provient des pertes d'énergie par les effets de marée. À l'époque des dinosaures par exemple, la durée du jour était d'environ vingt heures. Elle se stabilisera dans quelques milliards d?années, lorsque la Terre présentera toujours la même face à la Lune, soit une durée du jour équivalent à 28 jours actuels ! Il est à noter que c'est à cause du même effet que la Lune nous présente toujours la même face : la Lune étant plus légère, elle s'est stabilisée beaucoup plus rapidement que la Terre.

En tout état de cause, une nouvelle échelle de temps, plus stable, devait être utilisée. En 1956, le Comité International des Poids et Mesures (CIPM) décidait d'utiliser la révolution de la Terre autour du Soleil comme base d'une nouvelle échelle de temps, nommée le Temps des Éphémérides. Cette définition fut ratifiée par la 11ème Conférence Générale des Poids et Mesures (CGPM) en 1960.


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lun oct 16 13:56:44 MEST 2000