Avez-vous déjà eu l’impression qu’il n’y avait tout simplement pas assez de temps dans la journée? Il s’avère que vous pourriez être sur quelque chose.
La Terre tourne plus vite qu’elle ne l’a fait au cours du dernier demi-siècle, ce qui fait que nos journées sont un peu plus courtes que celles auxquelles nous sommes habitués. Et bien que ce soit une différence infiniment petite, c’est devenu un gros casse-tête pour les physiciens, les programmeurs informatiques et même les courtiers en valeurs mobilières.
Pourquoi la Terre tourne
Notre système solaire s’est formé il y a environ 4,5 milliards d’années, lorsqu’un nuage dense de poussière et de gaz interstellaires s’est effondré sur lui-même et a commencé à tourner. Il y a des vestiges de ce mouvement original dans la rotation actuelle de notre planète, grâce au moment cinétique – essentiellement, « la tendance du corps qui tourne, à continuer de tourner jusqu’à ce que quelque chose essaie activement de l’arrêter », explique Peter Whibberley, chercheur principal au National Physical Laboratory du Royaume-Uni.
Grâce à ce moment cinétique, notre planète tourne depuis des milliards d’années et nous vivons la nuit et le jour. Mais il n’a pas toujours tourné au même rythme.
Il y a des centaines de millions d’années, la Terre effectuait environ 420 rotations dans le temps qu’il a fallu pour orbiter autour du Soleil ; nous pouvons voir comment chaque année a été remplie de jours supplémentaires en examinant les lignes de croissance sur les coraux fossiles. Bien que les jours se soient progressivement allongés au fil du temps (en partie à cause de la façon dont la lune tire sur les océans de la Terre, ce qui nous ralentit un peu), pendant la surveillance de l’humanité, nous sommes restés stables à environ 24 heures pour une rotation complète – ce qui se traduit à environ 365 rotations par tour du Soleil.
Au fur et à mesure que les scientifiques ont amélioré leur capacité à observer la rotation de la Terre et à garder une trace du temps, ils ont réalisé que nous subissions peu de fluctuations dans le temps nécessaire pour effectuer une rotation complète.
Une nouvelle façon de suivre le temps
Dans les années 1950, les scientifiques ont développé des horloges atomiques qui a gardé le temps basé sur la façon dont les électrons des atomes de césium retombent d’un état excité à haute énergie à leur état normal. Étant donné que les périodes des horloges atomiques sont générées par ce comportement atomique immuable, elles ne sont pas perturbées par des changements externes tels que les changements de température comme le peuvent les horloges traditionnelles.
Au fil des ans, cependant, les scientifiques ont repéré un problème : les horloges atomiques irréprochablement stables se déplaçaient légèrement par rapport à l’heure que le reste du monde gardait.
« Au fil du temps, il y a une divergence progressive entre le temps des horloges atomiques et le temps mesuré par l’astronomie, c’est-à-dire par la position de la Terre ou de la lune et des étoiles », explique Judah Levine, physicien dans le domaine du temps et des fréquences. division de l’Institut national des normes et de la technologie. Fondamentalement, une année telle qu’enregistrée par les horloges atomiques était un peu plus rapide que cette même année calculée à partir du mouvement de la Terre. « Afin d’éviter que cette divergence ne devienne trop importante, en 1972, la décision a été prise d’ajouter périodiquement des secondes intercalaires aux horloges atomiques « , explique Levine.
Les secondes intercalaires fonctionnent un peu comme les jours intercalaires que nous ajoutons à la fin février tous les quatre ans pour compenser le fait qu’il faut environ 365,25 jours à la Terre pour orbiter autour du Soleil. Mais contrairement aux années bissextiles, qui surviennent régulièrement tous les quatre ans, les secondes intercalaires sont imprévisibles.
Le Service international de la rotation terrestre et des systèmes de référence surveille la vitesse de rotation de la planète en envoyant des faisceaux laser aux satellites pour mesurer leur mouvement, ainsi que d’autres techniques. Lorsque l’heure tracée par le mouvement de la Terre approche d’une seconde de décalage avec l’heure mesurée par les horloges atomiques, les scientifiques du monde entier se coordonnent pour arrêter les horloges atomiques pendant exactement une seconde, à 23 h 59 min 59 s le 30 juin ou le 31 décembre, pour permettre aux horloges astronomiques de rattraper leur retard. Voila – une seconde intercalaire.
Changement inattendu
Depuis l’ajout de la première seconde intercalaire en 1972, les scientifiques ont ajouté des secondes intercalaires toutes les quelques années. Ils sont ajoutés de manière irrégulière car la rotation de la Terre est irrégulière, avec des périodes intermittentes d’accélération et de ralentissement qui interrompent le ralentissement progressif de la planète, qui dure depuis des millions d’années.
« Le taux de rotation de la Terre est une affaire compliquée. Cela a à voir avec l’échange de moment cinétique entre la Terre et l’atmosphère et les effets de l’océan et l’effet de la lune », explique Levine. « Vous n’êtes pas en mesure de prédire ce qui va se passer très loin dans le futur. »
Mais au cours de la dernière décennie, le ralentissement de la rotation de la Terre a… eh bien, ralenti.Il n’y a pas eu une seconde intercalaire ajoutée depuis 2016, et notre planète tourne actuellement plus vite qu’elle ne l’a fait en un demi-siècle. Les scientifiques ne savent pas pourquoi.
« Cette absence de besoin de secondes intercalaires n’était pas prévue », déclare Levine. « L’hypothèse était, en fait, que la Terre continuerait à ralentir et que des secondes intercalaires continueraient d’être nécessaires. Et donc cet effet, ce résultat, est très surprenant. »
Le problème avec les secondes intercalaires
En fonction de l’accélération des rotations de la Terre et de la durée de cette tendance, les scientifiques devront peut-être agir. « Il y a cette inquiétude en ce moment que si le taux de rotation de la Terre augmente encore, nous pourrions avoir besoin d’avoir ce qu’on appelle une seconde intercalaire négative« , dit Whibberley.
« En d’autres termes, au lieu d’insérer une seconde supplémentaire pour permettre à la Terre de rattraper son retard, nous devons retirer une seconde de l’échelle de temps atomique pour la ramener dans l’état avec la Terre. »
Mais une seconde intercalaire négative serait présentent aux scientifiques une toute nouvelle série de défis. » Il n’y a jamais eu de seconde intercalaire négative auparavant et le problème est que le logiciel qui devrait gérer cela n’a jamais été testé sur le plan opérationnel auparavant « , ajoute Whibberley. La seconde intercalaire est nécessaire, en fait, ces petits changements peuvent être un énorme casse-tête pour les industries allant des télécommunications aux systèmes de navigation.C’est parce que les secondes intercalaires se mêlent du temps d’une manière que les ordinateurs ne sont pas préparés à gérer.
« La principale colonne vertébrale d’Internet est que le temps est continu », déclare Levine. Lorsqu’il n’y a pas un flux régulier et continu d’informations, les choses s’effondrent. Répéter une seconde ou la sauter par-dessus déclenche l’ensemble du système et peut provoquer des lacunes dans ce qui est censé être un flux régulier de données. Les secondes intercalaires présentent également un défi pour le secteur financier, où chaque transaction doit avoir son propre horodatage unique – un problème potentiel lorsque cette seconde 23:59:59 se répète.
Certaines entreprises ont cherché leurs propres solutions pour sauter des secondes, comme le frottis de Google. Au lieu d’arrêter l’horloge pour laisser la Terre rattraper le temps atomique, Google rallonge un peu chaque seconde lors d’un deuxième jour intercalaire. « C’est une façon de faire », dit Levine, « mais cela ne correspond pas à la norme internationale sur la façon dont le temps est défini. »
Le temps comme outil
Dans le grand schéma des choses, cependant, nous parlons de très petites quantités de temps – juste une seconde tous les deux ans. Vous avez vécu de nombreuses secondes intercalaires et vous n’en étiez probablement même pas conscient. Et si nous considérons le temps comme un outil pour mesurer les choses que nous voyons dans le monde qui nous entoure, comme la transition d’un jour à l’autre, alors il y a un argument à faire pour suivre le temps défini par le mouvement de la Terre plutôt que les électrons dans une horloge atomique – quelle que soit leur précision.
Levine dit qu’il pense que les secondes intercalaires ne valent peut-être pas les problèmes qu’elles causent : « Mon opinion personnelle est que le remède est pire que le mal. » Si nous arrêtions d’ajuster nos horloges pour tenir compte des secondes intercalaires, cela pourrait prendre un siècle pour s’éloigner ne serait-ce que d’une minute de la « vraie » heure enregistrée par les horloges atomiques.
Pourtant, il concède que s’il est vrai que le temps n’est qu’une construction, une tentative résolument humaine de donner un sens à nos expériences dans un univers vaste et étrange, « il est également vrai que vous avez l’idée qu’à midi, le Le soleil est au-dessus de nos têtes. Et donc, bien que vous n’y pensiez pas souvent, vous avez un lien avec le temps astronomique. » Les secondes intercalaires ne sont qu’un moyen minuscule, presque invisible, de maintenir ce lien en vie.
Kate Golembiewski
Astronomie
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