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(No Transcript)
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Temps
Le mot temps en français possède des sens
multiples
Faisons abstraction du sens météorologique et
philosophique
Mais une phrase comme
Je suis ici depuis deux heures.
Est-ce une durée ?
Temps-durée
Est-ce une date ?
Temps-date
Une durée est une différence de deux dates.
Mathématiquement on peut dire
Une durée est la différentielle de la date.
En intégrant des durées constantes on peut
repérer la date.
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Temps
De tout temps on a cherché a mesurer le temps
Mesure de la date cadrans solaires, calendriers
Mesure de la durée sablier, clepsydre
permettant de mesurer des durées fixes, bases
dune unité et dune échelle de temps.

• Les unités de temps viendraient des babyloniens
• Divisions du jour en 24 heures

Puis ultérieurement

• Division de lheure en 60 minutes
• Division de la minute en 60 secondes
• Division de la seconde en 60 tierces

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Temps
Que ce soit pour mesurer de la date ou mesure de
la durée, les hommes ont demandé à léchelle de
temps utilisée plusieurs qualités
Pérennité se repérer dans le passé, le
présent, le futur
Accessibilité universalité un pour tous
Stabilité lunité ou léchelle stable dans le
temps
Exactitude durée toujours égale à lunité
choisie
Ceci se conçoit bien dans le cadre du temps
newtonien le temps a un caractère absolu, en
tout lieu de lUnivers
La relativité dEinstein a détruit ce concept
quasi mystique pour associer un caractère relatif
avec lespace.
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Temps
La préhension de lécoulement du temps se fait
intuitivemet par lastronomie

• Lalternance des jours et des nuits

• Le cycle des saisons

• La succession des lunaisons

Les chaldéens avaient la semaine de sept jours
reprise par les hébreux. LÉgypte, la Grèce, les
chinois, la semaine de dix jours.
Ces unités sont grandes
Chez les babyloniens on trouve déjà le jour
divisé en 24 heures
Chez les Egyptiens, avec la clepsydre, le cadran
solaire, la division du jour et de la nuit en 12,
en se repérant au soleil et aux étoiles.
Les arabes mesuraient les heures avec des
clepsydres
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Temps
Les grandes unités
Le mois révolution synodique de la Lune (phases
de la Lune), approximativement 29,5 jours.
Lannée avec le cycle des saisons 365 jours et
quelque chose
Lheure division du jour en 24 parties et ses
sous multiples, minutes, secondes
La vision héliocentrique ayant créé la rotation
de la Terre sur elle-même, et autour du Soleil,
les durées de ces rotations deviennent des unités
naturelles
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Les échelles de temps
A partir de la lunette de Galilée, et par la
création dinstruments de plus en plus précis
dobservation et de garde temps (horloges), les
notions dannées, jours heures vont se préciser.
Année
A partir du repère que lon se donne, on
distingue plusieurs types dannées. Les plus
importantes
Lannée sidérale étoiles 365 jours 6 h 9 m,74
s Lannée tropique point gamma 365 jours 5 h 48 m
45,975 s Lannée anomalistique périhélie 365
jours 6 h 13 m 53 s
Jour
Le jour stellaire étoiles Le jour sidéral point
gamma Le jour solaire vrai, variable soleil Le
jour solaire moyen Soleil moyen
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Les échelles de temps
Divisions du jour
Jusquau XVIème siècle, la division en 12 heures
des nuits et des jours crée les heures inégales
ou temporaires.
A partir du XVIème siècle avec la généralisation
des horloges, la division du jour en 24 heures
devient commune.
Les irrégularités des heures solaires dues à
lorbite elliptique de la terre et à
linclinaison de léquateur sur lécliptique
permettent détablir léquation du temps
différence tout au long de lannée entre lheure
donnée par un soleil moyen avançant très
uniformément sur léquateur et le soleil vrai.
En 1816 lheure du soleil moyen local devient
officielle (au moins à Paris)
A partir de là, on peut définir comme étalon la
seconde 1/86400 durée du jour moyen.
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Les échelles de temps
Le développement du chemin de fer conduisit à
uniformiser lheure sur tout le territoire.
Heure de Paris sur toute la France 15 mars 1891
Puis à créer un temps de référence mondial, le
temps solaire moyen du méridien de Greenwich et
les fuseaux horaires (1884 Conférence
internationale de Washington).
La France se rallia à ce système en 1911 en
décalant son heure légale de 9 min 21 s.
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Les échelles de temps
Le temps solaire est en fait un angle
(coordonnées horaires angle horaire), mais qui
augmente avec le temps.
Lheure était la propriété des astronomes,
puisquils avaient les instruments pour observer
les étoiles et le Soleil.
Le Soleil étant plus difficile à observer que les
étoiles, le calcul de lheure se faisait plus en
observant les étoiles quavec le Soleil
directement. On calculait le temps solaire moyen
en passant par le temps sidéral car la mécanique
newtonienne permettait de prévoir exactement la
place de la Terre sur son orbite (théorie du
Soleil de Newcomb).
Bibliographie Les observations méridiennes et
la détermination de lheure. C. Maltézos,
LAstronomie 1911, 251-259, 305-318 et 350-359.
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Les observations méridiennes

• Le principal instrument dobservation était la
  lunette méridienne
• mesure des temps de passage des étoiles au
  méridien
• meure des hauteurs au passage

Les observatoires fournissaient lheures aux
villes qui en possédaient.
De 1884 à 1911 lObservatoire de Saint Genis
Laval donna lheure à Lyon.
Horloge parlante
A partir de 1911 diffusion de lheure par radio
depuis la Tour Eiffel.
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Les observations méridiennes
Grande lunette méridienne de lObservatoire de
Lyon
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(No Transcript)
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Service de l'heure à Lyon
1881 Etude de la transmission électrique de
l'heure en six points de la Ville.
1884 Démarrage en régime de croisière du Service
de l'heure à la Ville de Lyon. 1887 Le Service de
l'Heure est totalement installé, il y a 66
cadrans servis dans la Ville.
1887 18 décembre, Inauguration officielle, ce
dimanche après-midi, de l'Observatoire de la
Ville de Lyon.
1888 Il y a 76 cadrans dans la ville.
1889 Rapports mensuels sur Poste central /- 2
s/jour.
1897 Le service de l'heure doit s'étendre encore
dans Lyon, puisque des travaux sont en cours pour
passer de 82 à 116 le nombre des cadrans.
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Service de l'heure à Lyon

• Salle spéciale
• à l'abri des variations diurnes de la température
• l'humidité faible et sensiblement constante.

• Deux pendules temps sidéral portées par des
  piliers séparés reposant sur un fort massif de
  béton
• lune à M. Paulin (de Grenoble)
• lautre due à Rédier,

Salle des horloges

• Entre les deux, sur un pilier séparé
• une pendule de temps moyen (Lepaute)
• envoie chaque jour l'heure à la ville de Lyon
• sert à comparer entre elles, par coïncidence les
  deux pendules sidérales...

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Service de l'heure à Lyon
1911 novembre on installe dans la salle des
pendules le premier poste de TSF de
l'Observatoire de Lyon. "On reçoit tous les jours

• 10h 10h25 coïncidences
• 10h45 heure
• 10h47-11h10 dépêches météorologiques."

1921 T.S.F. pour la réception de l'heure et
des télégrammes météo
1927 Juin dernière mention du Service de
l'Heure au Méridien.
En 1934, J. Dufay arrête le grand méridien
Eichens.
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UT, UT1, UT2
TE, TDT, UTC, TAI...
La valse à n temps
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Le Temps Universel (UT)
Au XVIIIème siècle, les astronomes étaient acquis
à lidée que la rotation de la Terre étaient
uniforme.
Cette rotation étaient pour eux la meilleure
échelle de temps.
Définition de la seconde 1/86400ème de la durée
du jour moyen.
Accord internationnal
Le Temps Universel (Universal Time UT) est le
temps solaire moyen du méridien origine augmenté
de 12 heures.
Adopté par la France en 1911.
GMT Greenwich Mean Time Temps solaire moyen de
Greenwich. décalé de 12 heures par rapport à UT.
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Le Temps Universel (UT)
Première alerte fin XVIIIème siècle
accélération séculaire de la Lune (12 "/siècle)
Mesures du Temps Universel par lintermédiaire
des étoiles, de la Lune et du Soleil, montraient
quil fallait faire des corrections.
Ralentissement de la rotation de la terre

• par frottement des marées.
• déplacement irrégulier du pôle
• variations saisonnières dues aux grands
  déplacements des masses atmosphériques
• variations à long terme dues aux grands courants
  de convections internes du magma interne de la
  Terre.

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Le Temps Universel (UT)
Détermination dun temps universel plus précis.
Les observations, donne UT0. Après réduction des
données elles permettent de soustraire certaines
variations.

• On définit deux temps plus précis
• UT1 après correction du déplacement des pôles
• UT2 après correction des variations
  saisonnières.

En 1950 introduction du temps des éphémérides
(TE) basé sur la rotation de la Terre autour du
Soleil.
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Le Temps des éphémérides (TE)
La seconde est la fraction 1/31.556.925,9747 de
l'année tropique pour 1900 janvier 0 à 12 heures
de temps des éphémérides.
L'échelle de temps qui lui correspond est le
Temps des Éphémérides (TE)
Détermination du Temps des Éphémérides
Théoriquement, la détermination du temps des
éphémérides est obtenue en mesurant la position
du Soleil par rapport à des étoiles de
coordonnées connues.
Pratiquement, une telle mesure ne peut évidemment
pas être effectuée directement. En fait, la
détermination de TE était réalisée en mesurant la
position de la Lune par rapport à des étoiles de
coordonnées connues, après avoir étalonné cette
horloge secondaire par rapport au mouvement en
longitude du Soleil.
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Le Temps des éphémérides (TE)
Précision
Période de mesure est un an précision de base
est de lordre de 0,1 seconde.
Très bonne stabilité à long terme 10-9, 1
seconde en 10 ans
Cette précision était dépassée par lhorloge
atomique 10-12, 1 seconde sur 30000 ans.
En 1967 13ème Conférence Générales des Poids et
Mesures adoption de la seconde atomique comme
unité de temps
Le temps des éphémérides est toujours utilisé,
car il joint

• Les données anciennes

• Les données à très longs termes calculées par
  les théories planétaires.

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Le Temps atomique International (TAI)
La seconde est la durée de 9.192.631.770 périodes
de la radiation correspondant à la transition
entre les deux niveaux hyperfins de l'état
fondamental de l'atome de Césium 133.
L'échelle de temps qui en découle est le Temps
Atomique International (TAI)
Le Temps Atomique International TAI est la
coordonnée de repérage temporel établie par le
Bureau International de l'Heure (remplacé
maintenant par le Bureau International des Poids
et Mesures) sur la base des indications
d'horloges atomiques fonctionnant dans divers
établissements conformément à la définition de la
seconde, unité de temps du Système International
d'unités.
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Horloge atomique
L'énergie d'un atome ne peut prendre que des
valeurs bien précises,
Pour faire passer un atome d'un niveau d'énergie
à un autre plus élevé, il doit recevoir ou
émettre un photon d'énergie correspond exactement
à la différence d'énergie entre le niveau final
et le niveau initial.
Atome de césium 133 133Cs

• 9.192.631.770 Hz
• l 3,26 cm

Transition entre les deux niveaux hyperfins de
l'état fondamental 62S1/2
Horloge atomique à jet de césium
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Horloge atomique
1 - un oscillateur à quartz génère un signal
électrique de fréquence 10 MHz aussi exactement
que possible
2 - multiplication de la fréquence de base du
signal 9.192.631.770 Hz
3 - signal injecté dans un guide d'onde avec
résonance (cavité de Ramsey)
4 - un jet d'atomes de césium 133, dans deux
états d'énergie différents
5 -déflexion magnétique, seuls les atomes dans
l'état d'énergie A pénètrent dans la cavité de
Ramsey
6 - si la fréquence injectée 9.192.631.770 Hz,
nombre élevé d'atomes passant de l'état A à
l'état B
7 - séparation magnétique des atomes dans l'état
A et létat B
8 - un détecteur compte le nombre d'atomes reçus
dans l'état B
9 asservissement de la fréquence du quartz
nombre d'atomes détectés dans l'état B soit
maximal.
Lhorloge atomique est un oscillateur à quartz
asservi par un système atomique à jet de césium
c'est un étalon passif.
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Horloges atomiques
Types

• horloges atomiques à césium (jets de césium ou
  fontaines à césium)

• masers à hydrogène  

• horloges à cellule de rubidium, à ions mercure.

Précision

• Horloge exactitude dérive 1 secondes
• jets thermiques au Cs 6.10-15 2.106 années
• fontaines atomiques de Cs 10-15 15.106 années

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Utilisation horloges atomiques
Horloges au césium
- métrologie et établissement du Temps Atomique
International (TAI)- navigation et
positionnement (système GPS)- recherche
fondamentale (géophysique, géodésie, astronomie,
astrophysique
Horloges au rubidium
  - synchronisation des réseaux nationaux et
internationaux de télécommunication  -
navigation et positionnement  - instrumentation
de mesure
Horloges à hydrogène
  - recherche fondamentale  - TAI  -
Interférométrie à longue base (VLBI)  -
Orbitographie de précision  - Métrologie
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TU, TE et TAI
Base de lunité de seconde la seconde TE 1900.
Raccordement TU TAI 1er janvier 1958 à 20h
U.T.
Raccordement TE TAI TAI TE 32 s.
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Et UTC ?
Cest le temps légal du fuseau horaire de
Greenwich, crée en 1972.
Diffusé par les émetteurs radios.
Cest celui de lhorloge parlante décalé dune ou
deux heures (été-hiver).
Notre temps est un compromis

• Il est basé sur le TAI

• Raccordé au UT2

UT et TAI diverge irrégularités de UT et
ralentissement de la rotation de la Terre
De temps à autres ajustements par saut entier
dune seconde
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UT, UTC et TAI
LUTC est asservi au Temps atomique, mais recalé
par seconde entière au UT.
Quand le décalage UT et UTC atteint 0,9 seconde,
on décrète un saut dune seconde à une date
déterminée.
Dernier saut de temps d'UTC 31 décembre
2005. La séquence des dates repères des secondes
d'UTC 2005 Décembre 31 23h 59m 59s
2005 Décembre 31 23h 59m 60s 2006 Janvier
1 0h 00m 00s
TAI-UTC 33s
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Paramètres des fuseaux horaires
On peut avoir des décalages avec des fractions
dheure
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Netographie
http//www.obs-besancon.fr/tf/equipes/vernotte/ech
elles/node5.html
http//www.chez.com/tempsatomique/horlogescesium.h
tm
http//www.bipm.fr/fra/5_Scientific/c_time/time_se
rver.html
http//www.horloge-parlante.com/fr/index.html
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Bibliographie
Tirée de la revue LAstronomie de la SAF (Société
Astronomique de France).
Les observations méridiennes et la détermination
de l'heure. Partie I. F. Boquet. Juin 1911,
251-258. Partie II. F. Boquet. Juillet 1911,
305-318. Partie III. F. Boquet. Août 1911,
350-359. Le temps des éphémérides. J. Kovalevsky.
Septembre 1964, 321-329. La détermination du
temps atomique. B. Decaux. Octobre 1964,
341-349. La définition et la mesure du temps. P.
Tardy. Octobre 1964, 350-353. Réception des
signaux horaires. Y. Requième 1967, 225-233. Sur
les décisions prises par la commission de l'heure
lors de la XVIe assemblée générale de l'U.A.I. à
Grenoble en 1976. H. Enslin, Juin 1977,
253-254. Le temps de Greenwich. D. Howse. Avril
1978, 163-172.