Ce samedi 30 juin 2012, la dernière minute du mois de juin durera 61 secondes.  Pourquoi cela?  C’est tout simplement une façon comme une autre de remettre les pendules à l’heure! Le passage entre le 30 juin et le 1er juillet 2012 se fera donc, non pas comme d’habitude à 23h59 et 59 secondes, mais à 23h59 et 60 secondes.  Toute horloge précise devrait afficher ce jour là  23 h 59 min 59 s ; puis : 23 h 59 min 60 s ; et enfin : 0 h 0 min 00 s!

Un Peu d’histoire

Le Temps universel (UT) est une échelle de temps basée sur la rotation de la Terre. Sa mesure est très ancienne et peut être effectuée en observant chaque jour le passage d’objets célestes au méridien du lieu d’observation. Les astronomes ont privilégié l’observation d’étoiles hors du système solaire par rapport à celle du Soleil, car ces observations sont plus précises. Actuellement, le Temps universel est déterminé par les observations par interférométrie à très longue base de quasars lointains, une méthode qui possède une précision de l’ordre de la microseconde.

On peut considérer le Temps universel (UT) comme étant la prolongation moderne du temps moyen de Greenwich (GMT, Greenwich Mean Time), qui était le temps solaire moyen au méridien de Greenwich.

Jusqu’en 1972, le temps était donc donné par l’astronomie.  L’heure était donnée en regardant la position d’un astre dans le ciel. A partir de cette année là, le temps est “construit, défini et mesuré à l’aide d’horloges atomiques qui sont infiniment stables par rapport au temps astronomique. Cela permet d’être sûr que tout le monde autour de la Terre a la même heure”.

Pour que le temps soit précis tout au long de l’année et le même à n’importe quel endroit du globe, on se devait de trouver un moyen précis de mesurer le temps. Le temps est maintenant défini par des horloges atomiques.  Un parc mondial de plusieurs centaines d’horloges est utilisé pour définir le Temps atomique international (TAI).

Le Temps atomique international est la référence mondiale.  Il est fondée sur la définition de la seconde atomique, calculée au Bureau international des poids et mesures, le BIPM, installé dans le Pavillon de Breteuil à Sèvres (France), en faisant la moyenne de plus de 300 horloges atomiques à travers le monde.

Pour déterminer le TAI on détermine la seconde.  Pour cela on mesure des modifications internes intervenant dans les atomes de césium.

La seconde a été définie en 1967 lors de la 13e Conférence générale des poids et mesures comme étant 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.

Cela permet de «découper une seconde en à peu près 10 milliards de petites graduations». Même cette précision n’est pas parfaite.  On peut craindre une seconde de dérive tous les… 300 millions d’années. Ce n’est pas trop mal tout de même.

Le Temps universel coordonné (UTC) est une échelle de temps adoptée comme base du temps civil international par la majorité des pays du globe. Cette échelle de temps est comprise entre le Temps atomique International (TAI) qui est stable mais déconnecté de la rotation de la terre et le Temps Universel (TU) qui est comme on l’a vu directement lié à la rotation de la Terre et donc variable.  Le Temps Universel Coordonné est en fait identique au TAI (stabilité + exactitude)  à un nombre entier de secondes près, ce qui lui permet de coller au Temps universel à moins de 0,9 s près.  C’est pour cela que l’on dit qu’il est coordonné.

Pour la petite histoire,  le Temps Universel Coordonné devrait être abrégé TUC.  En anglais le Coordinated Universal Time devrait être abrégé CUT.  Les experts de l’UIT étaient d’accord pour définir une abréviation commune à toutes les langues.  Simplicité oblige. Cependant, ils étaient divisés sur le choix de la langue. Finalement, c’est le compromis UTC, nécessitant un effort des deux parties, qui fut choisi. C’est cette notation qui est utilisée par la norme ISO 8601.

La dérive du temps

On a besoin du temps qui mesure à la rotation de la terre (UT) mais on a toujours besoin du temps précis qui s’écoule (TAI) : le temps UTC est là pour allier les 2 mondes.

UTC a la même marche et la même fréquence que le TAI mais en diffère par un nombre entier de secondes. Pour ce faire, UTC est occasionnellement incrémenté ou décrémenté d’une seconde atomique entière, pour faire en sorte que la différence entre UTC et le temps universel UT reste inférieure à 0,9 s, tout en assurant un écart d’un nombre entier de secondes atomiques par rapport au temps atomique.

Pour garder UTC synchronisé avec la rotation de la terre, une seconde intercalaire (ou leap second) est rajoutée ou retranchée.  Cette modification ne peut se faire que 2 fois par an le 30 juin et le 31 décembre. L’ International Earth Rotation and Reference Systems Service (IERS) est chargé de surveiller la rotation de la Terre et annonce les dates d’application de toutes les secondes intercalaires nécessaires.

Cette seconde intercalaire trouve son origine dans le besoin de permettre au temps universel défini par les horloges atomiques de compenses son avance sur le temps rythmé par la rotation de la terre.  Ce dernier “temps” est bien plus irrégulier que celui que nous pouvons laisser couler via les horloges atomiques. La rotation de la terre est en effet soumise au bon gré de nombreux éléments naturels : les marées liées aux effets de la Lune, les variations des vents, les tremblements de terre, etc.  On ne s’en rend pas compte mais, un tour de la Terre sur elle-même en août est plus court d’une à deux millisecondes qu’un tour accompli en février.

“Le temps donné par l’orientation de la Terre finit par dériver par rapport au temps atomique. Et pour éviter que l’écart entre les deux ne devienne trop important, la communauté internationale, en particulier le Service international de la rotation terrestre et des systèmes de référence (IERS) dont le centre est au Syrte, décide d’ajouter une seconde à l’UTC”, explique Noël Dimarcq directeur du laboratoire Syrte (Systèmes de référence temps espace) à l’Observatoire de Paris.

L’impact de la seconde intercalaire

A chaque fois que l’écart s’approche de 0,9 seconde entre les 2 manières de mesurer le temps, l’IERS entre en action et annonce cette fameuse “seconde intercalaire”, plusieurs mois à l’avance et uniquement le 31 décembre ou le 30 juin.   La dernière fois que cela s’est produit remonte au 31 décembre 2008 et le 30 juin prochain sera seulement la 25e seconde ajoutée au temps universel depuis l’instauration de ce système.

Il y a peu de chances que l’on soit perturbé par cette seconde surnuméraire. En revanche, les systèmes de haute précision, comme les satellites ou certains réseaux informatiques, devront tenir compte de ce “saut de seconde” sous peine de provoquer un décalage potentiellement catastrophique. C’est d’ailleurs la raison pour laquelle aucun tir de fusée n’est jamais programmé ces jours-là, un décalage, aussi infime soit-il, risquant de brouiller les calculs. Imaginez un compte à rebours :  5,4,3,2,1,0,-1… Etant source de perturbations et d’erreurs, certains pays et industriels demandent l’abolition de cette seconde intercalaire pour s’en tenir strictement au temps atomique.

Pour information le système de géolocalisation par satellites américain GPS n’utilise plus les secondes intercalaires depuis 1980, contrairement à son homologue russe Glonass. Néanmoins le GPS ajoute les secondes manquantes par rapport à l’UTC dans le signal qu’il envoie au sol.  Il y a vraiment deux façons de faire la correction: avant ou après.

Dimanche matin pensez bien à régler vos pendules même si cette fois-ci la seconde d’avance à votre rendez-vous risque de passer inaperçue!  En espérant que nos systèmes domotiques soient toujours debout! 😉