temps des éphémérides

Imaginez une horloge réglée sur la rotation de la Terre. Comme cette rotation n'est pas parfaitement régulière, sa durée de référence peut fluctuer. Le temps des éphémérides a changé de repère : au lieu de suivre la rotation terrestre, il a fixé la seconde à partir de l'année tropique 1900.

Cette échelle a servi de relais entre le temps universel, lié à la Terre en rotation, et le temps atomique, fourni par des horloges beaucoup plus stables.

Le temps des éphémérides, abrégé TE, est une échelle de temps astronomique introduite dans les éphémérides à partir de 1960 pour éviter que les irrégularités de la rotation terrestre ne perturbent les calculs. Son unité est la seconde des éphémérides, adoptée en 1955. Elle est définie comme une fraction déterminée de l'année tropique à l'époque conventionnelle 1900 janvier 0 à 12 h TE.

Si la durée de cette année tropique de référence, à l'époque 1900 janvier 0 à 12 h TE, est notée A et la seconde des éphémérides s_E, la définition s'écrit : $s_E=\frac{A}{31556\mathrm{925,9747}}s\_E=\backslash frac\{A\}\{31\backslash ,556\backslash ,925\{,\}9747\}$. Le dénominateur est fixé par la définition ; le TE ne se recale donc pas sur chaque variation de la rotation terrestre. La source relie notamment cette irrégularité à l'éloignement de la Lune, donné à environ 4 cm par an.

Le TE et le temps universel ont coexisté avec des usages distincts : le premier pour les calculs astronomiques, le second pour un temps lié à la rotation terrestre. À la fin des années 1950, les horloges atomiques sont devenues plus précises et plus stables que les références astronomiques. En 1967, la seconde SI a été redéfinie à partir de la transition hyperfine du césium 133 ; cela n'a pas remplacé immédiatement le TE par le TAI. Dans les almanachs, le TE a été remplacé par les échelles dynamiques TDT et TDB avec l'édition 1984. Le schéma compare ces références et distingue ces jalons.

On veut situer un intervalle de 1 000 000 de secondes des éphémérides dans l'année tropique de référence, à l'époque 1900 janvier 0 à 12 h TE. La donnée fixée par la définition est de 31 556 925,9747 secondes des éphémérides pour cette année.

1. Nommer les grandeurs. Le nombre de secondes considéré est noté N. La fraction correspondante de l'année est notée f.

2. Former le rapport. On divise l'intervalle par le nombre de secondes de l'année de référence : $f=\frac{N}{31556\mathrm{925,9747}}f=\backslash frac\{N\}\{31\backslash ,556\backslash ,925\{,\}9747\}$.

3. Remplacer la donnée. Avec N égal à 1 000 000, le calcul donne f ≈ 0,03168876464.

4. Interpréter. Cet intervalle représente donc environ 3,168876464 % de l'année tropique de référence, à l'époque 1900 janvier 0 à 12 h TE.

5. Contrôler. En multipliant 0,03168876464 par 31 556 925,9747, on retrouve environ 999 999,99997 secondes, soit 1 000 000 à l'arrondi retenu.

Dans un document scientifique historique, le sigle TE peut signaler que les instants ne sont pas repérés directement par la rotation terrestre. La plage 1960–1967 correspond à la définition SI de la seconde fondée sur l'année tropique, non à toute la période d'usage du TE. Le bon geste consiste à identifier explicitement l'échelle annoncée et son contexte avant de comparer des dates ou des durées.

Pour lire la définition d'une seconde des éphémérides, on recherche la référence à l'année tropique pour 1900 janvier 0 à 12 h TE et au diviseur 31 556 925,9747. Si le texte se réfère plutôt au temps universel, la rotation de la Terre reste le repère à examiner.

Pour situer la transition vers les horloges atomiques, on vérifie la date et la référence physique. La mention du césium 133 et d'environ 9,2 GHz renvoie à la définition atomique de la seconde adoptée en 1967 ; elle ne suffit pas à faire de cette date celle du remplacement du TE par le TAI.

Temps universel (TU). Il s'appuie sur la rotation de la Terre, alors que le TE fixe sa seconde à partir de l'année tropique pour 1900 janvier 0 à 12 h TE. La présence du diviseur 31 556 925,9747 tranche en faveur du TE.

Temps moyen de Greenwich (GMT). Cette désignation historique est étroitement liée au temps universel fondé sur la rotation terrestre ; elle n'est pas un autre nom du temps des éphémérides. GMT, TU et TE ne forment pas une chaîne de remplacements strictement successifs : TU et TE ont notamment coexisté avec des usages distincts.

Temps atomique international (TAI). Le TAI prend pour référence une transition du césium 133 ; le TE prend pour référence une fraction d'une année tropique. La mention du césium distingue donc le TAI du TE.

Une échelle historique, pas l'heure courante. La plage 1960–1967 délimite l'ancienne définition SI de la seconde, pas l'usage général du TE. Le TE figure dans les éphémérides au-delà de 1967, jusqu'à son remplacement par TDT et TDB dans l'édition 1984 des almanachs ; il faut toujours vérifier l'échelle explicitement annoncée.

Une définition, pas une mesure renouvelée chaque année. L'année tropique à l'époque 1900 janvier 0 à 12 h TE sert de référence fixe. Remplacer 1900 par l'année du calcul changerait la définition ; il faut conserver le dénominateur 31 556 925,9747.

Une fréquence arrondie. La valeur 9,2 GHz est donnée comme une approximation de la transition du césium 133. Elle sert à reconnaître le principe atomique, mais elle ne doit pas être traitée comme une valeur exacte dans un calcul de précision.

Stabilité, unité et échelle ne se confondent pas. Le TE évite les irrégularités de la rotation terrestre, mais reste fondé sur une référence astronomique. La seconde SI a reçu une définition atomique en 1967, tandis que le TAI est une échelle distincte fondée sur des horloges atomiques ; la stabilité annoncée meilleure que 10⁻¹³ concerne cette référence atomique, pas un relais du TE en 1967.

année tropique. Ce prolongement précise la référence astronomique dont une fraction définit la seconde des éphémérides.

temps universel. Cette fiche éclaire l'échelle antérieure et le rôle de la rotation terrestre dans la mesure du temps.

temps atomique. Ce lien prolonge le passage d'une référence astronomique à une référence fondée sur le césium 133.

Seconde. Cette notion replace l'unité employée par le TE dans l'histoire et les définitions de la mesure du temps.