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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
:
-
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.
-
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: 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