Il n’y a jamais eu que trois définitions de la seconde: comme une fraction de la journée, comme une fraction d’une année extrapolée, et comme la fréquence micro-onde d’une horloge atomique au césium, et ils ont réalisé une division sexagésimale du jour à partir d’anciens calendriers astronomiques.
Divisions sexagésimales de l’heure et du jour du calendrier Modifier
Civilisations dans le période classique et plus tôt créaient des divisions du calendrier ainsi que des arcs utilisant un système de comptage sexagésimal, donc à ce moment-là la seconde était une subdivision sexagésimale du jour (ancienne seconde = jour / 60 × 60), pas de l’heure comme le seconde moderne (= heure / 60 × 60). Les cadrans solaires et les horloges à eau étaient parmi les premiers dispositifs de chronométrage, et les unités de temps étaient mesurées en degrés d’arc. Des unités conceptuelles de temps plus petites que réalisables sur les cadrans solaires ont également été utilisées.
Il y a des références à la «seconde» comme faisant partie d’un mois lunaire dans les écrits des philosophes naturels du Moyen Âge, qui étaient des subdivisions mathématiques qui pourraient ne pas être mesurées mécaniquement.
Fraction de jour solaireEdit
Les premières horloges mécaniques apparues à partir du 14ème siècle avaient des affichages qui divisaient l’heure en moitiés, tiers, quarts et parfois même 12 parties, mais jamais par 60. En fait, l’heure n’était généralement pas divisée en 60 minutes car sa durée n’était pas uniforme. Il n’était pas pratique pour les chronométreurs de prendre en compte les minutes jusqu’à ce que les premières horloges mécaniques affichant les minutes apparaissent vers la fin du XVIe siècle. Les horloges mécaniques conservaient l’heure moyenne, par opposition à l’heure apparente affichée par les cadrans solaires. À cette époque, les divisions sexagésimales du temps étaient bien établies en Europe.
Les premières horloges à afficher les secondes sont apparues au cours de la dernière moitié du XVIe siècle. Le second est devenu précisément mesurable avec le développement des horloges mécaniques. La plus ancienne montre à ressort avec une trotteuse indiquant les secondes est une horloge non signée représentant Orphée de la collection Fremersdorf, datée entre 1560 et 1570.:417–418 Au cours du 3e quart du XVIe siècle, Taqi al-Din a construit une horloge en 1579, Jost Bürgi construisit une horloge pour Guillaume de Hesse qui marquait les secondes.105 En 1581, Tycho Brahe redessina des horloges qui n’avaient affiché que les minutes à son observatoire afin qu’elles affichent également les secondes, même si celles-ci les secondes n’étaient pas exactes. En 1587, Tycho se plaignit que ses quatre horloges étaient en désaccord de plus ou moins quatre secondes.104
En 1656, le scientifique néerlandais Christiaan Huygens inventa la première horloge à pendule. Il avait une longueur de pendule d’un peu moins d’un mètre, ce qui lui donnait une oscillation d’une seconde, et un échappement qui tiquait toutes les secondes. C’était la première horloge capable de garder l’heure avec précision en quelques secondes. Dans les années 1730, 80 ans plus tard, les chronomètres maritimes de John Harrison pouvaient garder le temps précis à moins d’une seconde en 100 jours.
En 1832, Gauss proposa d’utiliser la seconde comme unité de base de temps dans son millimètre -Milligramme-seconde système d’unités. La British Association for the Advancement of Science (BAAS) déclara en 1862 que « Tous les hommes de science sont convenus d’utiliser la seconde du temps solaire moyen comme unité de temps. » BAAS proposa officiellement le CGS en 1874, bien que ce système ait été progressivement remplacé au cours des 70 années suivantes par des unités MKS. Les systèmes CGS et MKS utilisaient la même seconde que leur unité de temps de base. MKS a été adopté au niveau international dans les années 1940, définissant le second comme 1 86 400 ⁄ d’un jour solaire moyen.
Fraction d’une année d’éphéméridesModifier
À la fin des années 1940, des horloges à oscillateur à quartz avec une fréquence de fonctionnement de ~ 100 kHz avancée pour garder l’heure avec une précision meilleure que 1 partie sur 108 sur un opéra période d’une journée. Il est devenu évident qu’un consensus de telles horloges gardait un meilleur temps que la rotation de la Terre. Les métrologues savaient également que l’orbite de la Terre autour du Soleil (un an) était beaucoup plus stable que la rotation de la Terre. Cela a conduit à des propositions dès 1950 pour définir la seconde comme une fraction d’année.
Le mouvement de la Terre a été décrit dans Tables du Soleil de Newcomb (1895), qui a fourni une formule pour l’estimation du mouvement du Soleil par rapport à l’époque 1900 sur la base d’observations astronomiques effectuées entre 1750 et 1892. Cela a abouti à l’adoption d’une échelle de temps des éphémérides exprimée en unités de l’année sidérale à cette époque par l’AIU en 1952. Cette échelle de temps extrapolée apporte les positions observées des corps célestes en accord avec les théories dynamiques newtoniennes de leur mouvement. En 1955, l’année tropicale, considérée comme plus fondamentale que l’année sidérale, a été choisie par l’AIU comme unité de temps. L’année tropicale dans la définition n’a pas été mesurée mais calculée à partir d’une formule décrivant une année tropicale moyenne qui a diminué linéairement avec le temps.
En 1956, la seconde a été redéfinie en termes d’une année par rapport à cette époque. La seconde a donc été définie comme « la fraction 1⁄31 556 925,9747 de l’année tropicale pour le 0 janvier 1900 à 12 heures de temps des éphémérides ». Cette définition a été adoptée dans le cadre du Système international d’unités en 1960.
SecondEdit « atomique »
Mais même les meilleures horloges mécaniques, électriques motorisées et à quartz développent des écarts par rapport à Conditions environnementales. La « vibration » naturelle et exacte d’un atome énergisé est bien meilleure pour le chronométrage. La fréquence de vibration (c’est-à-dire le rayonnement) est très spécifique en fonction du type d’atome et de la façon dont il est excité. Depuis 1967, la seconde a été définie exactement comme «la durée de 9 192 631 770 périodes du rayonnement correspondant à la transition entre les deux niveaux hyperfins de l’état fondamental de l’atome de césium 133» (à une température de 0 K). Cette longueur d’une seconde a été choisie pour correspondre exactement à la longueur de la seconde éphéméride définie précédemment. Les horloges atomiques utilisent une telle fréquence pour mesurer les secondes en comptant les cycles par seconde à cette fréquence. Le rayonnement de ce type est l’un des phénomènes naturels les plus stables et les plus reproductibles. La génération actuelle d’horloges atomiques est précise à moins d’une seconde en quelques centaines de millions d’années.
Les horloges atomiques définissent désormais la longueur d’une seconde et la norme de temps pour le monde.