Nous sommes tellement occupés que nous oublions que l'heure standard universelle est une construction humaine. Avec des moyens simples, nous pouvons visualiser l'écart entre notre horloge et l'heure solaire vraie.
Si vous enregistrez la position du soleil tous les jours à 12 heures pendant un an, vous finirez par créer un chiffre huit. Ce motif s'appelle l'analemme du soleil En été, le soleil s'élève plus haut au-dessus de l'horizon qu'en hiver :cela correspond aux différences de hauteur de l'analemme. Mais d'où vient la déviation vers l'est et l'ouest ? C'est le résultat de la soi-disant équation du temps, qui indique la différence entre l'heure solaire et l'heure de l'horloge. Nos ancêtres ont introduit cette procédure lorsqu'ils ont remarqué que tous les jours solaires n'avaient pas la même durée.
Les premiers analemmes se faisaient en notant l'ombre d'un bâton à une heure fixe. Plus tard, les scientifiques ont fait cela avec des photos à expositions multiples. De nos jours, vous pouvez assembler des photos numériques (voir photo ci-dessous pour une simulation). Ces analemmes contemporains sont avidement partagés sur les réseaux sociaux (par exemple ici).
L'heure standard universelle à laquelle nous synchronisons nos téléphones portables, nos horloges de cuisine et finalement nos vies est omniprésente. Nous y sommes tellement occupés que nous oublions facilement que nous avons construit ce temps nous-mêmes. Par conséquent, la variation du temps solaire vrai, que vous pouvez déterminer avec des outils simples, peut encore nous surprendre.
Une journée ensoleillée dure en moyenne 24 heures. C'est le temps que nous mesurons dans notre hémisphère entre la première fois que le soleil est apparemment plein sud et la prochaine fois que nous le retrouvons à cette position. En d'autres termes :un jour solaire est l'intervalle de temps entre deux moments où un cadran solaire indique 12 heures.
Un cadran solaire peut avoir plus de quinze minutes d'avance ou de retard sur l'horloge tout au long de l'année.
Au cours d'une année, la durée d'une journée solaire peut varier jusqu'à 20 secondes. Les variations quotidiennes s'accumulent à plus d'un quart d'heure d'écart entre l'horloge et le cadran solaire. Pour déterminer ces écarts, nous avons besoin d'une norme externe. Les Babyloniens ont réussi en comparant le vrai temps solaire au temps sidéral, qu'ils pouvaient lire avec plus de précision que leurs horloges à eau. Ce n'est que bien plus tard que les moyens terrestres sont devenus plus précis.
Avec ces étalons vous pouvez corriger les variations du temps solaire et ainsi avoir une unité de temps moins variable. Cette équation du temps conduit à un temps moyen dans lequel chaque journée dure par définition exactement 24 heures.
Pendant ce temps, les scientifiques ont également découvert ce qui cause la différence entre l'heure solaire et l'heure moyenne. La première est que l'orbite de la Terre autour du soleil n'est pas parfaitement circulaire. (Le Washington Post a publié une animation éclairante reliant l'orbite elliptique aux positions dans l'analemme.) La seconde est que l'axe de la Terre n'est pas perpendiculaire au plan dans lequel la Terre orbite autour du soleil.
En plus des horloges à eau, les gens utilisaient traditionnellement des bougies et des sabliers pour déterminer les intervalles de temps. À la fin du XIIIe siècle, apparaît le premier garde-temps mécanique fonctionnant par masses tombantes. Au 16ème siècle, un intérieur a été fait que vous pouviez enrouler avec un ressort. Et en 1657, Christiaan Huygens obtient un brevet pour l'horloge à pendule. Isaac Newton l'a salué comme le premier moyen sur terre de marquer le temps d'une manière suffisamment uniforme.
Au départ, les horloges mécaniques étaient des objets de prestige réservés aux tours et aux salons chics, mais peu à peu, elles sont devenues plus petites et plus abordables et sont ainsi apparues dans tous les foyers. Avec une montre de poche ou une montre-bracelet, on pourrait programmer beaucoup plus de rendez-vous en une journée. Enfin, le premier garde-temps électronique a suivi :la montre à quartz.
Toutes nos horloges sont maintenant synchronisées, directement ou indirectement, à travers un réseau d'horloges atomiques. Les horloges atomiques d'aujourd'hui utilisent le rayonnement micro-onde des atomes de césium-133, qui vibrent un certain nombre de fois par seconde. Depuis 1967, la définition de la seconde se fonde également sur celle-ci. Pendant ce temps, les scientifiques de l'Observatoire de Paris et de plusieurs autres laboratoires étudient déjà d'autres atomes dont le rayonnement est plus proche du visible. On s'attend à ce que ces horloges optiques soient suffisamment prêtes d'ici quelques années pour fonder sur elles l'heure standard universelle et une définition plus stricte de la seconde.
Notre mesure du temps a parcouru un long chemin. Cela a commencé par la position apparente du soleil, de la lune et des étoiles :des processus relativement lents, mais réguliers à grande échelle. Peu à peu, il fut possible de mesurer le temps par des moyens purement terrestres. Depuis le siècle dernier, nous recherchons une précision toujours plus grande dans le monde intérieur petit et rapide des atomes et dans un avenir lointain peut-être même dans le noyau atomique. Il est douteux que cela nous donne plus de temps.
PS :Déterminer des anallemmes à l'aide d'ombres reste une expérience amusante, par exemple pour les professeurs de physique :voir ce texte de Robert E. Parkin. Et si vous cherchez des informations supplémentaires avec des formules pour déterminer la forme de l'analemme pour n'importe quelle position et n'importe quel moment, je vous renvoie à ce texte en anglais de Helmer Aslaksen et Shin Yeow Teo.
