On fait difficilement plus universel que la seconde. Demandez à n’importe qui de compter jusqu’à 10, et il y a de fortes chances pour qu’il se lance dans une tentative d’imiter l’intervalle que l’on utilise sans même y penser. Pourtant, cette seconde est une convention, patiemment mise en place au cours de décennies d’efforts. Elle repose sur des millénaires d’observation du ciel.
Aujourd’hui encore, la nature même de la seconde fait débat. La dernière édition de la Conférence générale des poids et mesures (CGPM) a ainsi choisi de faire disparaître la seconde intercalaire, cette seconde supplémentaire ajoutée de temps à autre pour que le temps universel coordonné (UTC) reste proche du temps solaire, fondé sur la rotation de la Terre sur elle-même.
Des cadrans solaires jusqu’à la science moderne
Cette distinction entre temps atomique et temps solaire n’existait pas autrefois. Ce qu’on n’appelait pas encore la seconde était calé sur le mouvement du Soleil. Pour cela, il a d’abord fallu définir ce qu’était un jour, à savoir l’intervalle entre deux passages du Soleil au plus haut dans le ciel, à midi. L’un des plus anciens cadrans solaires connus, retrouvé en Égypte dans la Vallée des Rois, a environ 3 300 ans, et il divise déjà cet intervalle en 12. Plus tard, les Babyloniens créèrent des subdivisions en 60, ce qui nous est resté jusqu’à aujourd’hui.
Puis, alors que les moyens techniques se sont développés, les premières horloges mécaniques ont permis, au Moyen Âge, de fournir des heures un peu plus précises. On pouvait alors découper la journée en heures, puis diviser chaque heure par 60 (la minute), et encore par 60 (la seconde).
En 1889, la toute première CGPM valide les étalons internationaux du mètre et du kilogramme. La seconde n’a pas encore de définition officielle : on la considère comme 1/86 400 du jour solaire moyen, et ce sont les astronomes qui précisent ce qu’est ce jour moyen. Le Système international d’unités ne verra le jour qu’en 1960.
Une mesure plus précise et stable. Peut-être même trop
Dans les décennies suivantes, les progrès en physique et en astrophysique montrent que la rotation de la Terre n’est pas si régulière que ça, et il faut trouver une autre manière de mesurer la seconde. En 1960, la 11e CGPM la définit donc à partir de l’année 1900, c’est-à-dire du mouvement de la Terre autour du Soleil. Ce système ne tient que sept ans, abandonné au profit d’une autre idée : et si on se basait sur les propriétés de la matière ?
Le physicien britannique Louis Essen, du National Physical Laboratory, ouvre la voie. En 1958, avec l’Américain William Markowitz, de l’Observatoire naval des États-Unis, il mesure la fréquence du rayonnement émis par l’atome de césium 133 qui correspond le mieux à la seconde de l’époque. Ce rythme se mesure et se reproduit bien plus précisément que la course des astres. En 1967, la 13e CGPM décide donc qu’une seconde est égale à 9 192 631 770 périodes du rayonnement émis par un atome de césium 133.
Cette définition, affinée dans les années suivantes, repose sur une propriété stable de la matière. Elle crée pourtant un problème : le temps atomique est régulier, alors que le temps solaire varie avec la vitesse de rotation de la Terre.
C’est pour cela que l’idée de seconde intercalaire, une seconde supplémentaire ajoutée dans une journée, a été introduite en 1972. Entre 1972 et 2016, ce sont 27 secondes qui ont été ajoutées pour que les horloges atomiques restent proches du temps solaire.
Mais devant les soucis techniques et les bugs informatiques causés au cours des décennies, l’opposition n’a pas tardé à se faire entendre face à cette méthode. La CGPM a acté sa disparition ce jeudi 15 octobre, après une trentaine d’années de débats. À partir du 20 mai 2027, plus aucune seconde intercalaire ne sera ajoutée, et l’écart entre temps solaire et temps atomique pourra se creuser jusqu’à une heure. Selon Noël Dimarcq, président du Comité consultatif du temps et des fréquences, cette marge devrait garantir la continuité d’UTC pendant plusieurs millénaires. La résolution elle-même est plus prudente et parle de « plusieurs siècles ».
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