La mesure du temps: approche historique

La mesure du temps: approche historique
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Lire et comprendre un document écrit (texte, graphique, tableau, spectre,
signaux de capteurs…).
Faire preuve de curiosité et d’initiative.
La mesure du temps a évolué au cours des siècles avec l'invention d'instruments permettant des mesures de plus
en plus précises. La définition de la seconde a suivi cette évolution.
De l'antiquité au XVII° siècle : l'évolution des horloges
Dans l'Antiquité, l'observation des astres a fourni les premières échelles de temps
: le jour, le mois et l'année. Vers 1 500 av J.-C, les gnomons et les cadrans
solaires apparaissent (photographie ci-contre) permettant de fractionner la
journée et de rythmer la vie sociale et religieuse.
Au Moyen Âge, le temps est fractionné en parties de plus en plus petites : les
clepsydres, les sabliers puis les premières horloges mécaniques apparaissent mais
sont peu précises et n'indiquent pas les secondes.
À partir du XVIIe siècle, pour répondre aux besoins de la navigation maritime et
commerciale mais aussi à la demande des hommes de sciences comme Newton,
l'horlogerie de précision se développe. Huyghens (1629-1695) révolutionne la
technique des horloges en introduisant un oscillateur mécanique.
1956: définition de la seconde comme fraction d'une année de référence
À partir du XVII° siècle, la seconde est définie comme la fraction 1/86 400 du jour solaire terrestre moyen (soit
24 h). Mais la rotation de la Terre varie de quelques millièmes de secondes par jour en fonction, entre autres, des
saisons. Alors qu'une horloge mécanique est incapable de détecter une si faible variation, l'horloge à quartz qui
apparaît au XXe siècle peut le faire.
En conséquence, la définition de la seconde est modifiée en 1956 et fait référence au mouvement de révolution
de la Terre autour du Soleil : une seconde correspond à 1/31 556 925,9747 de l'année tropique 1 900 (durée
séparant deux équinoxes de printemps successifs).
1967: utilisation d'une référence atomique pour définir la seconde
Un nouveau saut technologique est réalisé au milieu du XX° siècle avec la mise au point des horloges atomiques
utilisant une transition électronique particulière de l'atome de césium 133. Ces horloges sont capables de déceler
des variations de moins de 0,01 s par siècle de la durée d'une révolution de la Terre autour du soleil.
La définition actuelle de la seconde est donnée en 1967 et la référence temporelle n'est plus astronomique mais
atomique.
La seconde est la durée de 9 192 631 770 périodes de la radiation correspondant à la transition entre deux
niveaux hyperfins de l'état fondamental de l'atome de césium 133.
Analyser les documents
1) Quelle est la différence essentielle entre la définition actuelle de la seconde et les définitions
précédentes?
2) Justifier l'évolution de la définition de la seconde.
Exploiter
3) Galilée (1564-1642) fut le premier scientifique à étudier le mouvement des objets en fonction du
paramètre temps. Pourquoi utilisait-il ses pulsations cardiaques comme moyen de mesure?
4) Le jour solaire terrestre moyen vaut 24 x 60 x 60 = 86400 s.
La période de rotation de la Terre appelée jour sidéral vaut 23 h 56 min 04 s soit 86164 s.
Expliquer cette différence.