Histoire de la mesure du temps

Un article de Freepedia.

Dès leur origine, les Hommes ont cherché à se repérer dans le temps. Ils se sont pour cela basés sur des phénomènes périodiques du milieu où ils vivaient. Il se sont donc basés sur le soleil, la lune et les saisons...

I.L'observation de la Terre

Pour se repérer dans le temps, les hommes se sont tout d'abord basés sur les phénomènes périodiques terrestres. Comme les animaux, les premiers hommes comptaient les hivers ou les été pour resituer les évènements passés. Le calendrier a tout naturellement découlé de ces observations

1.Le calendrier.

La mise en place d'un calendrier est difficile. En effet, la majorité de ceux-ci est fixée par rapport au soleil ou la Lune. Or, une année solaire est de 365,24219 jours et une année lunaire de 27,322 jours. On comprend donc la difficulté pour ceux qui les conçoivent pour arriver a diviser une année en parts égales...

Il a été Julien, Grégorien, Orthodoxe, Juif, Musulman, Copte, Hindou, Bahai's, Zoroastrien, Inca, Chinois ou encore Révolutionnaire, Chaque grande civilisation a eu son propre calendrier.

Les premières traces de véritables calendriers « nationaux » remontent aux Mayas et Aztèques, chez qui les prêtres étaient aussi astronomes, et possédaient un calendrier bien plus précis qu'en Europe.

En 45 av. JC, Jules César demande à l'astronome grec Sosigène d'Alexandrie d'adapter le calendrier romain peu précis. Il crée ainsi le calendrier « Julien » qui innove, créant les années bissextiles. La durée moyenne d'une année est donc de 365.25 jour ce qui se rapproche de la véritable année astronomique, avec un décalage de 3 jours tous les 400 ans!

En 1582, le calendrier « Julien » accusait déjà un retard de 11 jours sur le temps astronomique. Pas assez pour que les gens en soit affectés mais suffisant pour que les religieux aient la sensation de ne plus fêter Pâques à la bonne date! Le Pape Grégoire XIII s'adresse à l'astronome Luigi Gilio, qui lui propose de supprimer 11 jours et pour corriger ce décalage il propose que les années centenaires ne soient plus bissextiles. Il donne ainsi naissance au calendrier « grégorien » que nous utilisons actuellement.

Le calendrier est très important d'un point de vue religieux. En effet, peut-on célébrer les fêtes tous les ans à la même date? Les fêtes catholiques et les fêtes orthodoxes sont décalées de 13 jours actuellement, les Églises orthodoxes n'ayant pas adopté le calendrier grégorien.

2.Du gnomon au cadran solaire

On compte les jours certes, mais qu'en est il de la division de la journée? Les premiers a s'en être préoccupés sont les Babyloniens. À partir d'un gnomon, bâton vertical planté dans le sol, dont on observe l'ombre portée, ils ont construits le premier véritable cadran solaire plus de 2000 ans avant notre ère. À partir de leurs observations, ceux-ci ont découpé la journée en deux périodes de 12h, modèle que nous utilisons encore aujourd'hui!

II.Moyens créés par l'Homme

Mais l'homme ne sait pas seulement contenté d'observer et d'utiliser la nature. Il a aussi su utiliser sa tête pour obtenir des étalons d'unité de temps qui ne se basent pas forcement sur les phénomènes naturels...

1.La clepsydre et le sablier...

Pour mesurer le temps de parole dans un conseil, un procès, ou encore pour des usages de la vie quotidienne, chaque civilisation a eu sa manière mesurer le temps, sans forcément se baser sur la nature...

Les Égyptiens utilisaient la clepsydre, grand vase percé à sa base, gradué a l'intérieur et qui laisse échapper un mince filet d'eau. Les Grecs qui l'utilisaient lors des procès l'avaient perfectionnée en lui ajoutant un cadran et une aiguille, la transformant en un véritable instrument de mesure.

Le sablier, lui, est basé sur le même principe, excepté que l'eau est remplacée par du sable. Une anecdote couramment citée est celle de Christophe Colomb, qui, en 1492, lors de son voyage vers l'Amérique, utilisait pour faire le point un sablier qu'il retournait depuis son départ toute les demi-heures... Cet outils devenant peu précis, il devenait urgent que les scientifiques trouvent une solution!

3.Le Pendule

Le principe du pendule se perd dans la nuit des temps et l'on sait qu'il a été peu utilisé. Mais on a découvert que Galilée étudia ce phénomène, imaginant que l'on pourrait l'utiliser comme mécanisme de régulation des horloges. Quel intuition!

Mais le pendule connut un regain d'utilisation avec les musiciens de l'époque baroque. En effet, au XVIIème siècle, il servait de métronome!

4.L'Horloge mécanique

Les premières horloges mécaniques apparaissent au XIIIème siècle. Elles n'ont pas forcément de cadran, et ne possèdent qu'une aiguille, celle des heures. Le principe est simple: un pendule oscille au bout d'un axe rigide qui va lui même faire basculer une ancre régulant la vitesse d'une roue crantée, le tout formant l'échappement. La roue crantée, entraînée par un poids, entraîne à sont tour le mécanisme des aiguilles. La difficulté est de régulariser l'oscillation du poids pour obtenir un mouvement uniforme.

5.Vers un outil de mesure déplaçable...

On l'a vu avec l'exemple de Christophe Colomb, la mesure du temps dans la marine est indispensable à tel point que les gouvernements Anglais et Espagnol offrent de fortes récompenses au savant qui réussira à construire un chronomètre transportable ayant une précision suffisante pour faire le point en mer (évidement on ne peut pas faire fonctionner un pendule sur un bateau à cause du roulis...). Ce fut chose faite par l'horloger Anglais John Harrisson qui, en 1734 qui construit un énorme chronomètre d'une précision étonnante. Il remporte le prix en 1764 seulement; avec son 5e prototype qui en 2 mois de voyage ne s'est décalé que de quelques secondes, performance jusque-là jamais atteinte. Il reçut du roi d'Angleterre une jolie rente pour ses vieux jours...

6.Les moyens modernes

Maintenant, les horloge mécaniques ne sont plus a l'ordre du jour! Des moyens plus précis et plus compact ont été développés. En la matière, l'horloge a quartz a constitué un véritable progrès...

Le quartz est une forme de silice (SiO2) qui abonde dans la nature. Comme tous les matériaux rigides, il résonne a une fréquence qui lui est propre. De plus, sa dureté lui permet d' avoir des fréquences de vibrations élevées, ce qui est très favorable pour la précision. Or, à la surface d'un quartz, lorsque celui-ci vibre, de faibles charges électriques apparaissent et disparaissent à sa surface. C'est l'effet piézo-électrique. Ces charges sont détectés et servent a étalonner les horloges a quartz. La précision obtenu est 10 fois plus importante que la meilleur des montres mécaniques! La premières à fonctionner sur se principe apparaît en 1933 mais a plus les dimensions d'un frigidaire que celle d'une montre bracelet! Produit d'une grande miniaturisation, celle-ci n'apparaît que dans les années 70.

Mais pour répondre au croissant besoin de précision de la science et des technologies de pointes, le quartz se révèle encore trop peu précis. Alors naquit l'horloge atomique. Dans celle, ci, l'étalonnage de l'horloge ne repose plus sur les vibration d'un cristal mais à partir de la fréquence d'oscillation d'un atome, c’est-à-dire à partir de la durée élémentaire de l'onde émise par un électron pour passer d'une couche énergétique à une autre à l'intérieur de l'atome. La première naquit en 1945 basée sur des atomes d'ammoniaques. Depuis, elle n'a cessé de s'améliorer, utilisant le Césium puis les ions calcium pour atteindre une précision remarquable soit un décalage d'une seconde tous les 300 000 000 ans!