Seconde (temps)
Pour les articles homonymes, voir seconde et science attoseconde.
| Seconde | |
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| Informations | |
|---|---|
| Système | Unités de base du Système international |
| Unité de… | Temps |
| Symbole | s |
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La seconde est une unité de mesure du temps de symbole s (sans point abréviatif). Qualitativement, elle est d'une durée égale à la soixantième partie de la minute, la minute étant elle-même la soixantième partie de l'heure. C'est d'ailleurs l'étymologie du mot qui provient de la francisation écourtée de l’expression minutum secunda en latin médiéval, qui signifie littéralement minute de second rang, c’est-à-dire seconde division de l’heure.
C'est une des unités de base du Système international (SI), ainsi que du système CGS. Quantitativement, la seconde du SI est définie par la durée d'un certain nombre d'oscillations (9 192 631 770 exactement) liées à la fréquence de transition hyperfine de l'atome de césium. La mesure et le comptage de ces oscillations sont effectuées par les horloges atomiques.
Choix de la base 60
À partir du début du IIe millénaire av. J.-C., les Mésopotamiens ont compté en base 60 en utilisant une numération de position dérivée du système de numération de type additif et de base mixte des Sumériens. Ce système est généralement associé à la civilisation babylonienne, qui occupe le sud mésopotamien après -1800 et jusqu'au début de notre ère. Cette base a traversé les siècles : on la retrouve aujourd'hui dans la notation des angles en degrés (360° = 6 × 60°) ou dans le découpage du temps (1 heure = 60 minutes = 602 secondes).
=
Le huggy wuggy
Les préfixes du Système international d'unités permettent de créer des multiples et sous-multiples décimaux de la seconde. Si les sous-multiples décimaux (milliseconde, microseconde, nanoseconde, etc.) sont d’un emploi assez fréquent, les multiples (kiloseconde (ks) pour 1 000 secondes, mégaseconde, etc.) sont très peu usités, les multiples de 60 (minute, heure) puis 24 (jour) leur étant préférés.
Les multiples de la seconde en usage avec le Système international[1] sont :
- la minute, de symbole min, dont la durée est de 60 secondes ;
- l’heure, de symbole h, dont la durée est de 60 minutes, soit 3 600 secondes ;
- le jour, de symbole d (du latin dies)[1], dont la durée est de 24 heures, soit 86 400 secondes (cette durée, différente du jour calendaire correspond approximativement à celle d’un jour solaire).
Unités et notations usuelles dérivées du SI
Il existe d’autres unités usuelles non décrites dans le SI, mais dérivées de celui-ci :
- la tierce, de symbole t, ancienne unité dont la durée est de 1⁄60 de seconde ;
- l’année julienne, de symbole a (d'après le latin annus ; souvent yr dans la littérature anglo-saxonne), d’une durée de 365,25 jours soit 31 557 600 secondes ;
- l’année sidérale, précisée par son époque (servant à définir une autre unité de longueur dérivée du SI mais ne faisant pas partie formellement de celui-ci, l’année-lumière), définie par une durée précise exprimée en secondes (précisément 31 471 949,27 secondes pour l’époque J2000.0 utilisée pour définir l’année-lumière) ;
- le mètre, ).
Notations erronées
.
Multiples et sous-multiples
multiples.
| 10 N | Nom | Symbole | Quantité[2] |
|---|---|---|---|
| 1030 | quettaseconde | Qs | Quintillion |
| 1027 | ronnaseconde | Rs | Quadrilliard |
| 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 |
| 1 | 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 |
| 10−27 | rontoseconde | rs | Quadrilliardième |
| 10−30 | quectoseconde | qs | Quintillionième |
Ordres de grandeur
On peut noter que l'âge de l'univers, exprimé en secondes, est voisin de 4,3 × 1017 s, ce qui donne peu de sens aux durées bien plus grandes exprimées en zettasecondes ou yottasecondes.
De même un milliard de secondes correspondent environ à 31 ans 8 mois et 8 jours, plus parlant à l'échelle humaine.
À l'opposé, dans le domaine des durées extrêmement courtes, l’Institut Max-Planck d'optique quantique a mesuré en 2004 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 1 × 10−16 s[3] - à titre de comparaison, une attoseconde est à une seconde ce qu'une seconde est à 13,54 milliards d'années (l'âge de l'Univers)[4]. 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[a]).
L'Institut Max Born d’optique non linéaire et de spectroscopie (MBI) de Berlin est parvenu à établir en 2010 le record de la plus faible durée d'impulsion contrôlable, atteignant la durée de 12 attosecondes[5].
Les unités de temps plus petites, zeptoseconde et yoctoseconde, ont peut-être encore un sens à des échelles subatomiques, mais ne sont pas mesurables avec les instruments actuels.
Autres unités de temps usuelles non linéaires
D'autres unités usuelles ne correspondent pas à un nombre précis de secondes, et ne sont donc pas des unités de temps dans le SI, ni même dérivées directement de celui-ci puisque ce ne sont que des approximations dans leur propre système non linéaire, d’une durée réelle en secondes SI :
- le jour solaire, tel qu'observé encore aujourd’hui sur la Terre par les géophysiciens et astronomes (et autrefois utilisé aussi intuitivement comme unité calendaire) mais dont la durée réelle varie en permanence de façon irrégulière, ainsi que ses unités dérivées (semaine solaire, mois solaire, année solaire), mais dont les noms sont encore plus ambigus selon l’astre de référence et le repère tridimensionnel qui sert à les compter (en nombre de révolutions terrestre entre les équinoxes, ou bien selon l’année tropique observée) ;
- l’ensemble des unités calendaires (en nombre de rotations de la Terre pour l’alternance nuit/jour), toutes géocentrées, connue du grand public et largement utilisées (jour, semaine, mois, année, décennie, siècle, millénaire, etc.), qui ne correspondent pas non plus exactement avec les unités dérivées du SI ni même exactement aux unités solaires précédentes ;
- de même, le jour calendaire est très usuellement subdivisé de façon traditionnelle en exactement 24 « heures » de 60 « minutes », chacune de 60 « secondes », quelle que soit la date, ce qui simplifie l’usage courant ; cependant ces unités (elles aussi calendaires) sont alors différentes de l’heure, la minute et la seconde décrite dans le SI, et même de l’heure, la minute et la seconde solaire des géophysiciens et astronomes.
Toutefois, dans de nombreux pays, l’heure légale dans une journée calendaire est maintenant déterminée par une durée exprimée en heures, minutes et secondes du SI : le réajustement des jours calendaires avec les jours solaires se fait aujourd'hui de temps en temps au moyen des secondes intercalaires, insérées ou supprimées à certaines dates en fin de journée (de sorte que les jours calendaires légaux font le plus souvent 24 h dans le SI, mais certains jours sont raccourcis ou augmentés d’une ou deux secondes du SI). Cela a permis d’éliminer dans de nombreux domaines l’emploi des traditionnelles secondes, minutes et heures solaires, et même celui des secondes, minutes et heures calendaires, au prix d’une complexification de la durée légale d’une journée calendaire.
Perspectives
Étalon de fréquence et de mesure du temps
Les développements récents d'horloge atomique, basés sur des transitions électroniques à des fréquences optiques, ont permis de construire des horloges plus stables que les meilleures horloges à jet de césium. Lors de la 24e Conférence générale des poids et mesures[6], ces atomes et leurs fréquences ont été ajoutés aux représentations secondaires de la seconde[7].
D'après les publications sur les performances de ces étalons de fréquence (dont Nature de ), ces horloges pourraient dans le futur conduire à une nouvelle définition de la seconde[8].
Notes et références
Notes
- Cf. atome
Références
- Brochure SI 2019, p. 33
- L'échelle longue utilisée ici est la référence dans les pays francophones, notamment en France, au Canada, ainsi que généralement en Europe (sauf en Grande-Bretagne).
L'échelle courte est utilisée avant tout par les États-Unis d'Amérique, le Brésil, la Grande-Bretagne et les autres pays de langue anglaise (sauf le Canada). - (en) Electron movements pinned down to the split second, Nature 427, 26 février 2004
- Sean Bailly, « Le prix Nobel de physique 2023 pour les lasers attosecondes », sur Pourlascience.fr, (consulté le )
- Après plus de 15 ans de fonctionnement, le service de veille www.bulletins-electroniques.com animé par l'ADIT s’est arrêté fin juin 2015.
- Résolution 8 de la 24e CPGM (2011)
- Réalisation pratique des définitions des principales unités, BIPM, 30 novembre 2018
- (en) Experimental realization of an optical second with strontium lattice clocks, Nature Communications 4, juillet 2013
Annexes
Bibliographie
- Bureau international des poids et mesures, Le Système international d'unités (SI), Sèvres, BIPM, , 9e éd., 216 p. (ISBN 978-92-822-2272-0, lire en ligne [PDF])
