Suivant:La révolution du temps Niveau supérieur:Le Temps Atomique Précédent:L'Horloge Atomique

La Nouvelle Définition de la Seconde et le Temps Atomique International

Troisième définition de la seconde (depuis 1967) :

La seconde est la durée de 9.192.631.770 périodes de la radiation correspondant à la transition entre les deux niveaux hyperfins de l'état fondamental de l'atome de Césium 133.

L'échelle de temps qui en découle est le Temps Atomique International (TAI) :

Le Temps Atomique International TAI est la coordonnée de repérage temporel établie par le Bureau International de l'Heure (remplacé maintenant par le Bureau International des Poids et Mesures) sur la base des indications d'horloges atomiques fonctionnant dans divers établissements conformément à la définition de la seconde, unité de temps du Système International d'unités.

Le TAI est maintenant la référence officielle pour dater les événements.

Détermination du TAI :

1. Chaque laboratoire concerné doit réaliser une échelle de temps atomique locale (accessibilité) : il doit disposer de plusieurs étalons atomiques (pérennité).
2.  Les échelles de temps atomique local doivent être intercomparées : chaque laboratoire doit connaître l'avance ou le retard de son échelle locale par rapport à celles d'autres laboratoires.
3.  Le TAI est calculé par une moyenne pondérée des diverses échelles de temps atomique locale : le coefficient de pondération est déterminé par les performances (stabilité, exactitude) de chaque échelle locale.
4.  Chaque laboratoire reçoit la correspondance entre son échelle locale et le TAI pour la période écoulée (universalité) : tous les événements le concernant peuvent être ``redatés'' par rapport au TAI.

Intercomparaison des échelles de temps locales :

Il est clair que la réalisation du TAI repose sur l'utilisation d'étalons atomiques très stables et très exacts, mais aussi sur des moyens très performants pour intercomparer les différentes horloges participant à l'élaboration du TAI, et réparties sur toute la surface du globe terrestre.

À l'heure actuelle, c'est surtout grâce à l'utilisation ``à l'envers'' du Global Positioning System (GPS), que ces intercomparaisons sont réalisées. GPS est à la base un système de localisation : un récepteur GPS qui observe simultanément 4 des satellites GPS peut en déduire ses 3 coordonnées d'espace (latitude, longitude et altitude) et le temps. Les satellites de la constellation GPS sont en effet équipés d'horloges atomiques dont ils diffusent les signaux, et leur position absolue est connue à chaque instant. Un calcul de triangulation permet ensuite de déterminer la position du récepteur.

À l'inverse, considérons maintenant deux stations, munies chacune d'un récepteur GPS et d'une échelle de temps locale. Connaissant précisément la position des deux récepteurs GPS qui datent le même signal issu d'un satellite en vue commune de ces deux récepteurs, il est possible d'en déduire l'écart entre les échelles de temps locales des deux stations.

Une telle intercomparaison est réalisée avec une exactitude de l'ordre de 3 nanosecondes (3 milliardièmes de seconde).

Il existe d'autres méthodes d'intercomparaison qui, bien que nettement plus coûteuses (le prix d'un récepteur GPS est de l'ordre de 2000 F), donnent des exactitudes et surtout des stabilités bien supérieures. Les méthodes ``aller-retour'', par exemple, consistent à envoyer depuis une première station un signal à un satellite qui le réfléchit sur une deuxième station qui renvoie à son tour un signal vers la première station via le satellite. La stabilité (reproductibilité) de ces méthodes est meilleure que 100 picosecondes (une picoseconde vaut 10^-12 seconde) mais son exactitude est souvent limitée par une méconnaissance des délais internes, dans les systèmes d'émission, de réception, au sol et dans le satellite, à une valeur de l'ordre de la nanoseconde.

Estimation des instabilités du Temps Atomique International :

Le TAI étant considéré comme l'échelle de temps la plus précise dont nous puissions disposer à l'heure actuelle, et, surtout, le TAI étant l'échelle de temps de référence, il est impossible de mesurer ni sa stabilité ni son exactitude (par rapport à quelle échelle de temps pourrions-nous effectuer une telle mesure ! ). Par contre, il est possible d'estimer ses caractéristiques en prenant en compte :

1. l'écart de chaque horloge participant au TAI avec le TAI lui-même,
2.  les incertitudes de raccordement.

À l'heure actuelle (1998, les valeurs pour 1999 n'étant pas encore connues), la stabilité aussi bien que l'exactitude du TAI sont estimées à 2.10^-14 (1 seconde pour 1.500.000 ans).

Suivant:La révolution du temps Niveau supérieur:Le Temps Atomique Précédent:L'Horloge Atomique
lun oct 16 13:56:44 MEST 2000