La seconde, étalon de mesure du temps
La définition de la seconde, l'unité SI de temps, a été définie selon les possibilités techniques de chaque époque.
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 6S½ de l'atome de césium 133.[Définition de la seconde sur le site du Bureau international des poids et mesures ]
La seconde, étalon de mesure du temps, est ainsi un multiple de la période de l'onde émise par un atome de césium 133ss lorsqu'un de ses électron change de niveau d'énergie.
Lors de sa session de 1997, le Comité international a confirmé que Cette définition se réfère à un atome de césium au repos, à une température de 0 K. Cette dernière précision souligne le fait qu'à 300K, la transition en question subit, par rapport à sa valeur théorique, un déplacement en fréquence dû aux effets de rayonnement du corps noir. Cette correction a été apportée aux étalons primaires de fréquence et donc au TAI à partir de 1997, quand elle a cessé d'être négligeable par rapport aux autres sources d'incertitude.
On dispose aujourd'hui d'une exactitude allant jusqu'à la 14e décimale (10-14). La stabilité et l'exactitude de l'échelle dite du temps atomique international (TAI) obtenue principalement à partir d'horloges atomiques à jet de césium sont environ 100 000 fois supérieures à celles du temps des éphémérides. C'est d'ailleurs l'unité du SI la plus précisemment connue.
De nombreuses expériences en cours sur des transitions atomiques à des fréquences optiques, beaucoup plus élevées que les 9 GHz de la définition actuelle de la seconde,
indiquent clairement que les performances obtenues avec l'atome de césium sont ou seront dépassées de plusieurs ordres de grandeur dans un avenir proche. Il faut s'attendre à ce qu'une nouvelle définition de la seconde voie le jour dans la décennie 2010-2020, dès que le meilleur des différents atomes candidats (calcium, ytterbium, strontium, mercure...) aura été désigné par l'expérience.
Temps et durée
La définition de la seconde met en lumière la notion de temps et de durée. Bien que généralement on parle de « temps » exprimé en des unités comme la seconde, la définition de cette dernière n'est finalement qu'un nombre, ni plus ni moins. La notion du temps se rapporte habituellement à une variable t continue et linéaire, comme dans les équations de la mécanique. Il est cependant difficile de lui donner une signification propre, alors que finalement la définition de la seconde correspond à la mesure d'une durée, c'est-à-dire un intervalle de temps. Cette subtilité est d'importance dans la compréhension de la physique fondamentale, et notamment de l'utilisation du calcul différentiel (où la vitesse est définie comme la limite pour un intervalle de temps tendant vers 0).
L'évènement le plus court jamais enregistré à ce jour l'a été à l'Institut Max Planck d'optique quantique : la durée du trajet d'électrons excités par les impulsions de 250 attosecondes d'un laser à ultraviolets ; position mesurée toutes les 100 attosecondes, correspondant à 100×10 secondes. (information parue dans la revue Nature en février 2004). Pour avoir une meilleure idée de la prouesse, dans le modèle d'atome d'hydrogène de Niels Bohr, l'orbite d'un électron autour du noyau dure 150 attosecondes (mais les modèles atomiques actuels considèrent que l'électron ne tourne pas ; cf atome).
Unités dérivées de la seconde
Les multiples de la seconde en usage avec le système international (tableau VIII) sont :
- la tierce, de symbole t, dont la durée est de 1/60 seconde ;
- la minute, de symbole min, dont la durée est de 60 secondes ;
- l'heure, de symbole h, dont la durée est de 60 minutess, soit ;
- le jour, de symbole d, dont la durée est de 24 heures, soit (cette durée correspond approximativement à celle d'un jour solaire).
Multiples de la seconde
Les
préfixes du système international permettent également de créer des multiples et sous-multiples décimaux de la seconde. Les multiples, comme la kiloseconde (ks), la mégaseconde (Ms) ou la gigaseconde (Gs) sont très peu usités. Il n'en est pas de même pour les sous-multiples à partir de la milliseconde.
Le tableau suivant est très utile pour les études scientifiques
| 10 N
| Préfixe
| Symbole
| Nombre
|
| 1024
| yottaseconde
| Ys
| Quadrillion
|
| 1021
| zettaseconde
| Zs
| Trilliard
|
| 1018
| exaseconde
| Es
| Trillion
|
| 1015
| pétaseconde
| Ps
| Billiard
|
| 1012
| téraseconde
| Ts
| Billion
|
| 109
| gigaseconde
| Gs
| Milliard
|
| 106
| mégaseconde
| Ms
| Million
|
| 10³
| kiloseconde
| ks
| Mille
|
| 10²
| hectoseconde
| hs
| Cent
|
| 101
| décaseconde
| das
| Dix
|
| 100
| seconde
| s
| Un
|
| 10-1
| déciseconde
| ds
| Dixième
|
| 10-2
| centiseconde
| cs
| Centième
|
| 10-3
| milliseconde
| ms
| Millième
|
| 10-6
| microseconde
| μs
| Millionième
|
| 10-9
| nanoseconde
| ns
| Milliardième
|
| 10-12
| picoseconde
| ps
| Billionième
|
| 10-15
| femtoseconde
| fs
| Billiardième
|
| 10-18
| attoseconde
| as
| Trillionième
|
| 10-21
| zeptoseconde
| zs
| Trilliardième
|
| 10-24
| yoctoseconde
| ys
| Quadrillionième
|
Anciens multiples et sous-multiples de la seconde
| 10 N
| Préfixe
| Symbole
| Nombre en français
| Nombre en chiffre
|
| 104
| myriaseconde
| mas
| Dix mille
|
|
| 10-4
| myrioseconde
| mos
| Dix-millième
| 0,000 1
|
Estimation
Il est souvent utile d'estimer un intervalle de temps, lorsqu'on est dépourvu de la possibilité d'utiliser une
montre ou un
chronomètre.
Exemples d'utilités
- Estimer la durée du balancement d'une pendule (exemple historique : la première définition de la seconde se faisait à partir d'un pendule )
- Estimer la distance de sécurité entre son véhicule et celui qui nous précède. (Voir sécurité routière)
Méthodes
- Compter avec son pouls (exemple historique précédemment cité !)
- Prononcer une phrase ou une expression. Ainsi les Français comptent les Y ('Un I grec, deux I grecs...'), et les américains comptent les Mississipi ('Un Mississipi, deux Mississipi.'), les parachutistes comptent en sautant de l'avion '331! 332! 333!'.
Références
Voir aussi
Sekund
Sekunti
Sekund
Sekund
