Laseconde est uneunité de mesure dutemps, de symbole « s » (sans point abréviatif). C'est la soixantième partie de laminute, la minute étant elle-même la soixantième partie de l'heure.
La définition de la seconde dérive originellement de celle de l'heure, comme l'indique l'étymologie du mot (c'est lafrancisation dulatin médiévalminutum secunda, « minute de second rang » c'est-à-dire « seconde division de l'heure »). Aujourd'hui c'est l'inverse, la seconde est uneunité de base duSystème international (SI) (ainsi, précédemment, que dusystème CGS) et ce sont la minute et l'heure qui en découlent. Quantitativement, la seconde du SI est définie par la durée d'un certain nombre d'oscillations (9 192 631 770 exactement) liées à lafréquence de transition hyperfine de l'atome decésium. La mesure et le comptage de ces oscillations sont effectués par leshorloges atomiques.
À partir du début duIIe millénaire av. J.-C., lesMésopotamiens ont compté en base 60 en utilisant unenumération de position dérivée du système de numération de type additif et de base mixte desSumériens. Ce système est généralement associé à lacivilisation babylonienne, qui occupe le sud mésopotamienaprès -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).
Elle a d’abord été définie comme la fraction1⁄86400 dujour solaire terrestre moyen[a]. L’échelle de temps associée est letemps universel TU.
En1956, pour tenir compte des imperfections de la rotation de la Terre qui ralentit notamment à cause des marées, elle a été basée sur la révolution de laTerre autour duSoleil et définie comme la fraction1⁄31 556 925,974 7 del’année tropique 1900[1]. C’est la seconde du temps deséphémérides TE.
La seconde, symbole s, est l'unité du temps du SI. Elle est définie en prenant la valeur numérique fixée de la fréquence du césium,, la fréquence de la transition hyperfine de l'état fondamental de l'atome decésium 133 non perturbé, égale à 9 192 631 770 lorsqu'elle est exprimée en Hz, unité égale à s-1[2],[3].
Il résulte de cette définition que la seconde est égale à 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 decésium 133 non perturbé.
»
La seconde, étalon de mesure du temps, est ainsi un multiple de la période de l’onde émise par un atome decésium 133 lorsqu’un de sesélectrons change deniveau d'énergie. On est ainsi passé de définitions, en quelque sortedescendantes, dans lesquelles la seconde résultait de la division d’un intervalle de durée connue en plus petits intervalles, à une définitionascendante où la seconde est multiple d'un intervalle plus petit.
laminute, de symbolemin, dont la durée est de60 secondes ;
l’heure, de symboleh, dont la durée est de 60 minutes, soit 3 600 secondes ;
lejour, de symboled (du latindies)[4], dont la durée est de24heures, soit 86 400 secondes (cette durée, différente du jour calendaire correspond approximativement à celle d’unjour solaire).
Il existe d’autres unités usuelles non décrites dans leSI, mais dérivées de celui-ci :
latierce, de symbolet, ancienne unité dont la durée est de1⁄60 de seconde ;
l’année julienne, de symbolea (d'après le latinannus ; souventyr 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) ;
lemètre, qui est une unité de longueur, et non de temps, mais qui a été défini à la distance parcourue par lalumière, dans le vide, en exactement1⁄299792458 de seconde (cette définition permet d’exprimer de façon équivalente les périodes d’ondes électromagnétiques sous forme delongueur d'onde ; toutefois le mètre reste encore considéré comme une unité SI de base, non dérivée ; c’est aujourd'hui le temps (et non directement la distance) qu’on sait aujourd'hui mesurer le plus précisément (toute mesure d’une distance oblige à changer de référentiel pour l’instrument de mesure, ne serait-ce que pour le construire, et à synchroniser au moins deux mesures, ce qui nécessite aussi un temps nécessairement non nul).
L'emploi d'une ou de deuxprimes (caractères « ′ » et « ″ ») comme symboles respectifs de la minute et de la seconde temporelles est incorrect[5], ces signes désignant la minute et la seconde d'arc,subdivisions du degré d'arc.
De même il n’est pas correct d’utiliser des abréviations pour les symboles et noms d’unités, comme « sec » (pour « s » ou « seconde »)[6].
Lespréfixes du Système international d'unités permettent de créer des multiples et sous-multiples décimaux de la seconde. Comme indiqué plus haut, les sous-multiples sont employés fréquemment contrairement aux multiples.
Voici la table des multiples et sous-multiples de la seconde :
De même un milliard de secondes correspondent environ à31 ans8 mois et8 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 de250 attosecondes d’unlaser àultraviolets ; position mesurée toutes les100 attosecondes, correspondant à 1 × 10−16s[8] - 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)[9]. Pour avoir une meilleure idée de la prouesse, dans le modèle d’atome d’hydrogène deNiels Bohr, l’orbite d’un électron autour du noyau dure150 attosecondes (mais les modèles atomiques actuels considèrent que l’électron ne tourne pas[b]).
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 de12 attosecondes[10].
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.
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 :
lejour 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 exactement24 « heures » de60 « minutes », chacune de60 « 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 dessecondes intercalaires, insérées ou supprimées à certaines dates en fin de journée (de sorte que les jours calendaires légaux font le plus souvent24 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.
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 meilleureshorloges à jet de césium. Lors de la24eConférence générale des poids et mesures[11], ces atomes et leurs fréquences ont été ajoutés aux représentations secondaires de la seconde[12].
D'après les publications sur les performances de cesétalons de fréquence (dontNature de), ces horloges pourraient dans le futur conduire à une nouvelle définition de la seconde[13].
↑Afnor X 02-003 - Normes fondamentales — Principes de l'écriture des nombres, des grandeurs, des unités et des symboles - § 6.4 : « Il ne faut en aucun cas substituer à ces symboles des abréviations, même si elles peuvent paraître logiques ou cohérentes, ni remplacer un symbole par un autre ». :
↑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).
