Définir la seconde, pas si simple quand on y pense…

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Oui, les chaussettes, c’est presque ça. Mais pour comprendre comment on a inventé la seconde, il faut faire l’inverse : d’abord le jour, puis l’heure, la minute et enfin la seconde.

Imaginons que deux personnes souhaitent se donner un rendez-vous. Comment faire pour être sûr qu’elles seront bien présentes au même moment, au même endroit ?

Pour mesurer le temps, il faut avoir le nez en l’air et regarder les étoiles. Notre astre, le soleil est la première source de mesure du temps. L’alternance de lumière jour-nuit nous donne la première balise : 1 jour = la durée séparant 2 positions identiques du soleil. Pour se donner un rendez-vous, on peut par exemple se dire « rendez-vous dans 3 jours, ici ». C’est-à-dire « on attend que le soleil passe 2 fois à cette position du ciel et on se retrouve à la troisième ».

Mais comme cette durée est un peu longue, on a eu l’idée de la subdiviser en plusieurs parties. En l’occurrence, on a choisi 24 subdivisions. Pourquoi 24 ? Il faut remonter au temps des babyloniens pour avoir la réponse. Ceux-ci comptaient sur leur doigts comme nous mais en comptant aussi les 2 pouces des pieds ! Il comptait donc jusqu’à 12. C’est surprenant pour nous, mais pas si idiot quand on y pense. 12 se divise par 2, 3, 4 et 6. Ce qui est très commode pour faire des calculs quand on n’a pas de calculatrice. Ainsi, si l’on veut diviser la journée en parties égales et que l’on compte en base 12 comme les babyloniens, on obtient 12 heures le jour et 12 heures la nuit, ce qui nous donne 24 heures pour une journée complète.

Dans la foulée, on peut aussi diviser l’année en 12 mois : un an c’est la durée nécessaire pour que le soleil revienne à la même position dans le ciel les jours de solstice. En plus en un an, on observe 12 fois la pleine lune, encore un argument pour compter en base 12 et diviser l’année en 12 mois.

Au passage, si l’on compte le nombre de fois où le soleil se lève en 1 an, on trouve 365. Si l’on n’est pas trop regardant, 365 c’est à peu près 360. Et alors ? Alors 360 c’est 12 fois 30, on retrouve encore un beau 12 et le nombre de jours à mettre dans un mois.

Pourquoi une seconde est-elle le 60ème de la minute qui elle-même est le 60ème de l’heure ? Il aurait été plus simple de prendre le 100ème dans les deux cas, les conversions en auraient été largement simplifiées.
Cette question résonne avec une autre question : pourquoi les angles sont mesurés en degré, minute, seconde ?

Pour mesurer une durée plus précise que l’heure, il faut inventer des mécanismes du type gnomon : un bâton planté dans le sol. L’ombre portée par le bâton sur le sol nous donne un moyen simple de mesurer des durées précises. C’est le principe du cadran solaire où la mesure du temps est en fait une mesure d’angle.

Pour mesurer les angles, les babyloniens (vous savez ceux qui sont fan du 12) ont eu l’idée de diviser le cercle en 6 parties égales (la moitié de 12), elles-mêmes divisibles en 60 parties égales (la moitié de 120), on obtient le 360 degré (6*60) du tour complet.

Une fois que l’on a le degré, il ne reste plus qu’à inventer sa subdivision : le 60ème de degré qu’on appelle minute et le 60ème de minute qu’on appelle la seconde.

Là encore, la faute en revient aux babyloniens. Et ces 60 minutes par heure (ou degré) et 60 secondes par minute sont une réminiscence de la culture babylonienne.

Pour faire des tâches quotidiennes ce système de mesure du temps est parfaitement adapté et on l’utilise tous les jours pour se donner des rendez-vous. Mais si l’on cherche un peu de précision, on remarque que ça ne fonctionne pas tout à fait : le soleil met moins de 24 heures pour revenir à une même position, il y a un peu plus de 365 jours dans un an. Au final, la mesure du temps basé sur des phénomènes est relativement imprécise, surtout quand on veut faire des mesures de physique sur des atomes ou des particules. De plus, la mesure de la seconde est l’une des mesures fondamentales du mètre puisqu’on définit le mètre comme la distance parcourue par la lumière en ¹?_{299 792 458} seconde . Du coup, depuis 1967, les physiciens ont trouvé un autre moyen de définir la seconde. Plutôt que de garder la tête dans les étoiles, ils ont pris une mesure sur un atome :

La seconde est la durée de 9 192 631 770 périodes de la radiation correspondant à la transition entre les niveaux hyperfins F=3 et F=4 de l’état fondamental ⁶S_½ de l’atome de césium 133

C’est pour cela que les horloges qui gouvernent le monde (horloges d’internet, des satellites GPS, des heures officielles)  sont atomiques.

Finalement, je me demande si je ne préfère pas la définition donnée par les chaussettes…