Une horloge atomique est l’instrument le plus précis qui existe pour mesurer le temps dans le monde. Cela se produit parce qu’au lieu d’utiliser un pendule, un ressort ou un cristal de quartz, on profite de la fréquence extrêmement stable avec laquelle les atomes absorbent ou émettent de l’énergie lorsqu’ils changent d’état.
À l’intérieur de l’horloge, les atomes (généralement le cysium, le rubidium ou le strontium) sont excités par des micro-ondes ou des lasers. Lorsque la fréquence de ce rayonnement coïncide exactement avec une transition énergétique de l’atome, celui-ci réagit de manière prévisible. L'appareil compte ces oscillations comme s'il s'agissait des tics du métronome d'une horloge conventionnelle.
Il existe environ 500 horloges atomiques qui maintiennent l’heure mondiale officielle, la plupart étant distribuées dans les laboratoires de métrologie du monde entier. Ce chiffre varie constamment car certains sont continuellement mis à la retraite, remplacés ou incorporés.
Le temps atomique international (IAT), base de l'UTC ou temps civil international, est calculé en combinant les données de plus de ces 500 horloges atomiques. L'Espagne, pour sa part, dispose de l'Observatoire de la Marine Royale (ROA) à San Fernando qui fournit sept modèles météorologiques, en plus d'un autre surveillé à distance au Centre espagnol de métrologie, à Tres Cantos (Madrid).
Pourquoi les horloges atomiques sont-elles séparées de la Terre ?
Il est désormais prévu que ces horloges atomiques soient séparées du rythme de rotation de la Terre, pour éviter des ajustements qui compliquent le fonctionnement des systèmes informatiques et de télécommunications.
Un utilisateur de la plateforme 'X' explique parfaitement cette situation en expliquant que : « Les premières mesures du temps étaient faites par périodes, principalement les périodes des étoiles dans le ciel. Combien de temps a-t-il fallu pour que le soleil se lève à nouveau, combien de temps pour que la lune ait la même forme, combien de temps pour qu'une constellation se trouve dans la même zone du ciel…
« Et cela a été fait parce que cela est utile pour les humains. Prédire combien de temps il faudra pour que le soleil se lève à nouveau nous aide à planifier une chasse, savoir combien de temps il faut pour que la lune revienne nous aide à savoir quand une grossesse est possible, et regarder les étoiles nous aide à planifier une récolte. »
« De là sont venus les jours, les mois, les années… et au début ce qui comptait vraiment c'était la position des étoiles. Les jours ont commencé à être divisés en heures, mais pendant des siècles les heures duraient différemment à chaque lieu ou moment de l'année, et ce n'était pas la même heure à 2 endroits. »
« Midi était le moment où le soleil était le plus haut, et on divisait la matinée en six parties et l'après-midi en six autres. Les heures pouvaient être plus longues en été et plus courtes en hiver. »
« Tout le système s'est effondré avec la révolution industrielle et le chemin de fer. Les horaires ont commencé à durer toujours de la même manière, car autrement la productivité et les salaires ne pouvaient pas être bien contrôlés. Et avec l'arrivée du train, le fait que midi soit à une heure différente dans chaque ville a également commencé à échouer, car nous avons un véhicule avec des horaires très stricts, qui change continuellement de ville à grande vitesse. Il était nécessaire d'uniformiser. »
« Quelle a été la solution ? Eh bien, établir un lieu unique pour marquer l'heure : Un observatoire astronomique : Greenwich. Depuis, ils mesurent où est le Soleil, et quand le soleil est dans la bonne position par rapport à Greenwich, alors il est « heure » partout. »
« Les horloges étaient imprécises, elles allaient et venaient, il n'y avait aucun moyen d'être totalement sûr du temps qui s'était écoulé, mais rien ne se passait. Vous regardiez le soleil et le soleil vous disait quand il était midi pour régler l'horloge. »
« Mais ensuite les horloges atomiques sont apparues. Les horloges atomiques comptent combien de fois un atome de césium 133 vibre, mais il n'est pas important de comprendre cela. C'est juste qu'elles sont extrêmement précises. »
« Et nous leur faisons tellement confiance que nous savons désormais que les jours ne durent pas toujours la même durée. Le soleil ne met pas toujours exactement 24 heures pour se trouver exactement au même point dans le ciel, car la terre ne tourne pas à une vitesse constante. »
Deux types de temps
Parfois, l'axe de la Terre bouge un peu (cela arrive lors de grands tremblements de terre) et nous savons que la Terre tourne de plus en plus lentement. Mais ce qui est important, c'est que nous avons maintenant deux temps :
– Temps universel coordonné : que l'on obtient en regardant les étoiles et le soleil.
– Et le temps atomique : que l'on obtient en comptant les mouvements des atomes de césium.
Ce sont presque les mêmes, mais ils se séparent petit à petit. Parce qu’ils ne mesurent pas la même chose, ils ne valent pas la même chose. Le temps atomique mesure le nombre de secondes écoulées depuis la construction de la première horloge atomique. Heure universelle coordonnée lorsqu’il est exactement midi. Mais jusqu’à présent, nous corrigions l’heure atomique avec UTC.
Lorsque l'heure UTC était trop éloignée de l'heure atomique, nous avons ajouté une seconde intercalaire : nous l'avons retardée d'une seconde, car jusqu'à présent l'important était de maintenir exactement l'heure à midi. Lorsque l'heure continue de nos horloges indique 11h59'59″ au moment où les observatoires disent que le soleil est au plus haut, nous ajoutons une seconde pour le corriger et lui faire lire 12.
C'est la même chose que nous faisons avec les années bissextiles. Maintenant, ils ont supprimé la seconde intercalaire car cela se produit tous les 2 à 4 ans et implique différents correctifs logiciels, coûts, etc. Et au lieu de le faire toutes les secondes, ils attendront désormais que l'heure recule d'une heure et ajuste une heure entière. Si les secondes intercalaires ont lieu tous les 2 ans environ. Nous parlons de cela si nous attendons une heure, nous n'aurons pas à mettre à jour avant des milliers d'années.
Comment la séparation des horloges atomiques nous affecte-t-elle ?
Eh bien, le soleil ne sera plus jamais à son zénith à midi. Pas même à Greenwich. Nous ne le remarquerons pratiquement pas au cours de notre vie. Mais cela ira plus loin, dans 100 ans cela pourrait ne durer qu'une minute.
En Espagne, nous en avons l'expérience. Lorsque la différence entre l’heure atomique et l’heure solaire atteint 1 heure, ce sera comme si l’heure d’hiver était l’heure d’été, et l’heure d’été… une super heure d’été. Le soleil se coucherait à 23 heures.
Et comme les gens continueront à vivre à l’heure solaire, tout le monde dînera une heure plus tard. Et c'est justement le problème : pour que la technologie fonctionne avec moins de problèmes et coûte moins cher, nous modifions le dernier lien qu'avait l'heure de nos horloges avec l'heure naturelle de nos ancêtres.
