La soi-disant seconde intercalaire est ajoutée car il existe deux systèmes pour déterminer l'heure qu'il est.
Le mardi 30 juin 2015 dure une seconde de plus qu'une journée normale. La soi-disant seconde intercalaire est ajoutée car, pour le moment, il existe encore deux systèmes pour déterminer l'heure qu'il est. Une échelle de temps basée sur la rotation de la Terre, et une autre qui fonctionne avec des horloges atomiques.
Une journée mesurée avec une horloge atomique compte exactement 86 400 secondes. Mais la terre ne tourne pas aussi ponctuellement. Un jour terrestre dure environ deux millisecondes de plus qu'un jour atomique. Approximativement, car la vitesse de rotation de la Terre varie dans le temps. Pourtant, la rotation de la Terre sert toujours de base à son propre calcul du temps, le temps universel (UT1). Pour synchroniser les deux systèmes, une seconde intercalaire occasionnelle est nécessaire. Le résultat est une nouvelle échelle de temps, le temps universel coordonné (UTC). UTC est la norme mondiale. Les différents fuseaux horaires sont dérivés de l'UTC. Les applications couvrant différents fuseaux horaires, telles que l'aviation ou les prévisions météorologiques, fonctionnent avec l'UTC. Le Network Time Protocol (NTP), l'horloge d'Internet pour ainsi dire, est lié à l'UTC.
La Terre n'est pas une horloge de précision
Mais UTC n'est pas une échelle de temps continue, simplement à cause des secondes intercalaires. Alors pourquoi ne pas passer à la précision implacable de l'horloge atomique ? Car – pour l'instant en tout cas – une échelle de temps cohérente avec les observations astronomiques est toujours respectée. Et cela a des fondements historiques. La mesure du temps a été la principale occupation des astronomes pendant des siècles. L'avènement de l'horloge atomique a radicalement changé cela. Nous, les astronomes, avons perdu notre rôle de gardiens du temps», déclare Maarten Baes, professeur d'astronomie. Baes est affilié à l'observatoire astronomique de l'Université de Gand. "Même la définition d'une seconde n'a plus rien à voir avec l'astronomie, mais est définie comme 9 192 631 770 cycles radiatifs entre deux états d'énergie du césium-133."
"Les meilleures horloges qui existaient autrefois étaient les corps célestes", explique Baes. "Les deux unités fondamentales du calcul du temps astronomique sont l'année et le jour. Lorsque la terre a fait une rotation complète sur son axe et que le soleil est revenu exactement au même point, une journée s'est écoulée. Corrigez cette observation avec l'orbite elliptique de la Terre autour du soleil et l'inclinaison de l'axe de la Terre et vous obtenez quelque chose comme le temps solaire moyen. Selon les lois de la physique, ce système devrait être régulier, mais la vitesse de rotation de la Terre est affectée par deux facteurs. L'action des marées de la lune signifie que la terre perd lentement de l'énergie et tourne moins vite sur son axe. Ce soi-disant « raz de marée » est le résultat d'une certaine friction entre les océans et la terre. De plus, les processus de la croûte terrestre jouent un rôle. Les déplacements de masse dans la croûte modifient la vitesse de rotation de la Terre. Si la masse se déplace vers l'intérieur, la Terre tournera plus vite. Si la masse migre vers l'extérieur, elle ira plus lentement.'
Avec l'avènement de l'horloge atomique, les astronomes ont perdu leur rôle de gardiens du temps
Les déplacements de masse dans la croûte terrestre ressemblent souvent à des tremblements de terre. Après le tremblement de terre qui a frappé le Japon l'an dernier, la journée serait plus courte de 1,8 microseconde. Mais cela ne doit pas être si dévastateur. Là où normalement une seconde intercalaire est requise environ tous les 18 mois, après 1999, nous n'avions plus qu'à entrer deux secondes supplémentaires. Pourquoi la Terre a ralenti depuis lors n'est pas immédiatement claire. Le rôle que joue le soleil dans cette histoire diminue également. L'échelle de temps universelle UT1 n'est plus calculée en regardant le soleil mais des objets cosmiques distants tels que des quasars et des étoiles.
Le tissu tombe sur le temps solaire
Le déclin du soleil en tant qu'horloge a commencé en 1955, lorsque le physicien anglais Louis Essen a conçu la première horloge atomique au césium. Une seconde a alors été définie comme 1/86400 d'un jour terrestre. Un jour de la terre en 1900, c'est-à-dire. Car la durée du jour remontait aux observations de l'astronome Newcomb au 19e siècle. Pendant ce temps, la Terre avait ralenti. La seconde atomique a immédiatement pris du retard sur la seconde astronomique d'aujourd'hui. Lorsque UTC a démarré, une tentative a été faite pour résoudre ce problème en ajoutant de temps en temps quelques millisecondes à UTC pour le maintenir en ligne avec le temps astronomique.
Mais il s'est vite avéré être une mauvaise idée d'avoir deux secondes différentes, d'autant plus qu'une seconde est une unité fondamentale dont dérivent les autres unités. Essen, l'inventeur de l'horloge atomique, et l'astronome Winkler ont eu l'idée d'ajouter une seconde complète au temps atomique si nécessaire. Donc secondes intercalaires. Après un dernier ajout irrégulier le 1er janvier 1972, l'écart entre le temps atomique et le temps universel coordonné était d'exactement dix secondes. Six mois plus tard, la première seconde intercalaire a été introduite.
Le Bureau international des poids et mesures français (BIPM) reçoit des données d'un réseau mondial d'environ trois cents horloges atomiques. À partir de ces données, le BIPM calcule le temps atomique international. Six de ces trois cents horloges atomiques se trouvent dans les caves de l'Observatoire royal d'Uccle. "C'est beaucoup pour un petit pays comme la Belgique", estime Wim Aerts, ingénieur à l'Observatoire. Outre ses recherches sur la détermination du temps et de la localisation, il est responsable de la maintenance et de la surveillance des horloges atomiques d'Uccle. Six horloges atomiques au césium sont installées dans une salle séparée, en plus de deux horloges fonctionnant à l'hydrogène. De plus, une série d'équipements qui sert à guider le fonctionnement des horloges dans le bon sens. De plus, un récepteur GPS et son propre serveur NTP qui indique l'heure correcte aux utilisateurs via le net.
"Avec les horloges au césium ici, la prochaine seconde intercalaire a déjà été programmée, avec les horloges à hydrogène, cela n'a pas encore eu lieu", explique Aerts. « C'est aussi le principal inconvénient des secondes intercalaires. Ils doivent être ajoutés manuellement aux systèmes. Cela nécessite du travail et augmente le risque d'erreurs.'
Le GPS ne fonctionne pas
Dans le passé, personne ne se réveillait d'une seconde de plus ou de moins, mais de nos jours, une mesure exacte du temps est devenue très importante. Dans les télécoms, par exemple, ou dans le monde de la recherche. "Le chronométrage à la nanoseconde est utilisé, entre autres, dans la sécurité informatique pour voir quel ordinateur est tombé en premier en cas d'infection", explique Aerts. De plus, l'heure exacte est importante pour les traders du monde financier. Et il existe une forte corrélation entre la mesure du temps et le positionnement. Un récepteur GPS mesure en fait le signal horaire transmis par divers satellites et détermine ainsi l'emplacement.'
Un récepteur GPS calcule non seulement l'emplacement correct, mais il donne également l'heure. Le système fonctionne avec un ensemble séparé d'horloges atomiques pour calculer l'heure exacte. Seulement ce n'est pas le temps mondial coordonné. Après tout, le réseau GPS n'utilise pas de secondes intercalaires. Lorsque le temps GPS a été lancé en 1980, les ajouts irréguliers de dix secondes au temps atomique et les neuf secondes intercalaires précédentes ont été inclus, mais plus aucune seconde intercalaire n'a été ajoutée plus tard. Cela signifie que l'heure GPS et l'UTC ne sont plus parallèles et que l'heure GPS est devenue une troisième échelle de temps en plus de l'UTC et de l'heure atomique. Actuellement, la différence est de 19 secondes. Cependant, le seul autre système de positionnement opérationnel, le russe GLONASS, fonctionne avec UTC. Comme si cela ne suffisait pas, le système de positionnement européen Galileo ne fonctionnera pas non plus avec des secondes intercalaires, tandis que le chinois Beidou suivra l'heure mondiale coordonnée.
Le patron du temps
Comment savoir à temps qu'une seconde intercalaire arrive si la déviation de la rotation de la Terre est irrégulière ? En gardant un œil sur votre boîte aux lettres apparemment. Wim Aerts clique pour ouvrir un e-mail du BIPM. Il y est annoncé en quelques termes littéraires quelque chose comme 23h 59m 60s, 30 juin 2012 (cet article date de 2012, quand une seconde intercalaire a également été introduite en 2015, ndlr). « Nous sommes informés par le BIPM », déclare Aerts. « Ils reçoivent à leur tour la circulaire officielle de l'IERS. » L'IERS, ou International Earth Rotation and Reference Systems Service, est chargé de surveiller les sauts de la vitesse de rotation de la Terre. Si l'écart entre l'heure astronomique et l'heure atomique menace de sortir de l'intervalle -0,9/+0,9 seconde, ce sont les IRLANDAIS qui décident d'insérer une seconde intercalaire, toujours le 30 juin ou le 31 décembre. Ceci est rendu public dans une annonce officielle, le soi-disant Bulletin C.
Mais c'est l'Union internationale des télécommunications (UIT-R) qui décide elle-même du système de seconde intercalaire. C'est au sein de cette organisation onusienne que se débat depuis une décennie l'opportunité d'abolir ou non la seconde intercalaire.
En ce début d'année, les choses s'annonçaient mal pour la seconde intercalaire. L'abolition de la seconde intercalaire était à l'ordre du jour d'une conférence de l'UIT-R. Mais faute de consensus, une éventuelle décision a de nouveau été reportée à 2015.
La saisie de secondes intercalaires coûte du temps et de l'argent et augmente le risque d'erreurs, disent les adversaires
Les États-Unis veulent voir disparaître la seconde intercalaire, tandis que la Grande-Bretagne, le Canada et la Chine s'en tiennent au système actuel. D'autres pays font pression pour poursuivre les recherches sur les avantages et les inconvénients du système actuel. Cette discussion n'est pas nouvelle. La première proposition de suppression de la seconde intercalaire remonte à 1999. Depuis, le groupe de travail WP7A de l'UIT-R étudie le sujet, mais sans succès. Il y a peu d'enthousiasme pour jouer à nouveau avec le temps.
Les opposants à la seconde intercalaire aiment faire écran avec les inconvénients techniques que présente le système. La saisie des secondes supplémentaires coûte du temps et de l'argent et augmente le risque d'erreurs. De nombreuses applications bénéficieraient d'une échelle de temps continue. Mais tout le monde ne pense pas que ce soit une bonne idée de déconnecter le calcul du temps de l'astronomie. A commencer par les astronomes eux-mêmes, car leurs observations et leurs équipements sont basés sur le temps astronomique.
Mais il y a aussi l'argument plus philosophique selon lequel le calcul du temps à travers l'histoire s'est toujours appuyé sur des observations astronomiques. Sans seconde intercalaire, la différence entre l'heure de l'horloge et le cours de la journée augmente. Cependant, la différence ne devient perceptible qu'à très long terme. Environ une minute et demie après cent ans, un quart d'heure après mille ans.
"Dans l'ensemble, une discussion assez académique", s'amuse Maarten Baes de l'observatoire astronomique de l'université de Gand. « Bien que je sois également en faveur d'une échelle de temps continue. La plupart des arguments pour s'en tenir à la seconde intercalaire sont historiques ou basés sur une idée de ce à quoi une journée devrait ressembler. Nous ne vivons plus au temps de la nature. Le soleil n'est pas beau dans le sud à midi. Nous utilisons l'heure d'hiver et d'été, et différents fuseaux horaires. Un écart supplémentaire de quelques secondes ne fera aucune différence. De plus, aucun système de mesure du temps n'a la vie éternelle."
