Second
Symbol: sWorldwide
Qu'est-ce qu'un/une Second (s) ?
Définition Formelle
La seconde (symbole : s) est l'unité de base du temps dans le Système international d'unités (SI). Depuis 1967, elle est définie comme 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 au repos à zéro absolu. Cette définition atomique a remplacé les définitions astronomiques antérieures basées sur la rotation de la Terre.
La seconde est la seule unité de base SI du temps, et toutes les autres unités de temps — de la nanoseconde à l'année — en dérivent ou sont définies en termes de celle-ci. La seconde sous-tend également les définitions d'autres unités SI : le mètre est défini via la vitesse de la lumière (la distance parcourue par la lumière en 1/299 792 458 de seconde), et le kilogramme est défini via la constante de Planck, qui implique des secondes.
Précision et Stabilité
Les horloges atomiques au césium atteignent une précision d'environ une partie sur 10¹³, ce qui signifie qu'elles ne gagneraient ni ne perdraient plus d'une seconde en environ 300 000 ans. Les horloges atomiques optiques utilisant des atomes de strontium ou d'ytterbium atteignent une précision encore plus élevée — une partie sur 10¹⁸ — et devraient former la base d'une future redéfinition de la seconde.
Etymology
Origines Latines
Le mot "seconde" dérive du latin médiéval "secunda minuta," signifiant "deuxième petite partie." Dans le système médiéval de division du temps, l'heure était d'abord divisée en soixante parties "minutées" (du latin "pars minuta prima," la "première petite division"), donnant les minutes. Chaque minute était ensuite divisée en soixante petites parties "secondes" — les "secunda minuta" — nous donnant les secondes. Ce système sexagésimal (base-60) a été hérité des mathématiques babyloniennes.
Héritage Babylonien
Les Babyloniens utilisaient un système numérique de base 60 pour les calculs astronomiques dès 2000 av. J.-C. Ce système a été transmis à travers l'astronomie grecque (notamment l'Almageste de Ptolémée, vers 150 apr. J.-C.) dans la science islamique et européenne médiévale. La division de l'heure en 60 minutes et 3 600 secondes est un héritage direct des mathématiques babyloniennes qui a survécu pendant plus de quatre millénaires.
Histoire
Origines Astronomiques
Pour la majeure partie de l'histoire enregistrée, la seconde était définie comme une fraction du jour. La division égyptienne du jour et de la nuit en 12 heures chacune (vers 1500 av. J.-C.) a été affinée par les astronomes grecs et islamiques. Au 17ème siècle, les horloges mécaniques avec aiguilles des secondes avaient rendu la seconde une unité pratique. La seconde a été formellement définie comme 1/86 400 d'un jour solaire moyen (24 heures × 60 minutes × 60 secondes).
Temps Éphéméride
Au début du 20ème siècle, les astronomes ont reconnu que la rotation de la Terre n'est pas parfaitement uniforme — elle ralentit progressivement en raison de la friction des marées avec la Lune. En 1956, la seconde a été redéfinie comme 1/31 556 925,9747 de l'année tropicale 1900, une définition basée sur le mouvement orbital de la Terre plutôt que sur sa rotation. Cette "seconde éphéméride" a été adoptée par la CGPM en 1960.
La Définition Atomique
En 1967, la 13ème Conférence générale des poids et mesures a redéfini la seconde en utilisant la fréquence de transition hyperfine de l'atome de césium-133. Louis Essen et Jack Parry au Laboratoire national de métrologie du Royaume-Uni avaient construit la première horloge atomique au césium précise en 1955, démontrant que les transitions atomiques étaient beaucoup plus stables que toute référence astronomique. La seconde atomique est restée inchangée depuis 1967 et est la définition la plus ancienne parmi les unités de base SI actuelles.
Future Redéfinition
Les horloges atomiques optiques, qui fonctionnent à des fréquences des centaines de milliers de fois plus élevées que les horloges au césium micro-ondes, atteignent désormais des précisions 100 à 1 000 fois meilleures. La communauté internationale de métrologie travaille vers une redéfinition de la seconde basée sur une transition optique, possiblement dans le strontium-87 ou l'ytterbium-171, attendue autour de 2030.
Utilisation actuelle
Mesure du Temps Universelle
La seconde est l'unité fondamentale de mesure du temps dans le monde entier. Le Temps Universel Coordonné (UTC), la base du temps civil dans tous les pays, est maintenu par un réseau de plus de 400 horloges atomiques dans environ 80 laboratoires à travers le monde. Les secondes UTC sont des secondes SI, avec des secondes intercalaires insérées occasionnellement pour maintenir l'UTC dans les 0,9 secondes de la rotation de la Terre (UT1).
Technologie et Informatique
En informatique, la seconde définit les vitesses d'horloge des processeurs, les latences réseau et les taux de transfert de données. Un CPU moderne fonctionne à des milliards de cycles par seconde (GHz). La latence Internet est mesurée en millisecondes. Les systèmes de trading financier mesurent les temps d'exécution en microsecondes ou nanosecondes.
Science et Ingénierie
La seconde est fondamentale pour toutes les branches de la science. En physique, la vitesse de la lumière est définie comme exactement 299 792 458 mètres par seconde. L'accélération due à la gravité est d'environ 9,81 m/s². Les taux de réaction chimique sont exprimés par seconde. En médecine, la fréquence cardiaque est mesurée en battements par minute (les secondes étant l'unité sous-jacente).
Everyday Use
Mesure du Temps Quotidien
Les gens utilisent constamment les secondes, souvent sans s'en rendre compte. Les feux de circulation comptent à rebours en secondes. Les micro-ondes sont réglées en secondes. Les intervalles d'entraînement sont chronométrés en secondes. Les minuteurs à œufs comptent les minutes et les secondes. La "règle des cinq secondes" pour la nourriture tombée est une référence culturelle populaire (bien que scientifiquement douteuse).
Sports et Compétition
Les secondes déterminent les résultats sportifs. Le record du monde du 100 mètres (9,58 secondes par Usain Bolt) est chronométré à la centième de seconde. Les records de natation sont mesurés à la centième. Les écarts de qualification en Formule 1 sont souvent des millièmes de seconde. Les photos-finish peuvent résoudre des différences de 0,001 seconde.
Musique et Rythme
Le tempo musical est défini en battements par minute (BPM), chaque battement durant une fraction de seconde. À 120 BPM, chaque battement dure 0,5 seconde. Les logiciels de production musicale mesurent le timing en secondes et millisecondes. La perception humaine du rythme peut détecter des différences de timing aussi petites que 10-20 millisecondes.
In Science & Industry
Physique Fondamentale
La seconde est intégrale aux définitions des constantes physiques fondamentales et des unités SI. La vitesse de la lumière : 299 792 458 m/s. Constante gravitationnelle : 6,674 × 10⁻¹¹ m³·kg⁻¹·s⁻². Constante de Planck : 6,626 × 10⁻³⁴ kg·m²·s⁻¹. Chaque quantité mécanique, électromagnétique et thermique en physique implique la seconde.
Physique Atomique et Métrologie
La fréquence de transition du césium-133 (9 192 631 770 Hz) est la quantité mesurée avec la plus grande précision en physique. Les horloges optiques mesurent désormais des fréquences de 10¹⁴ à 10¹⁵ Hz avec des incertitudes fractionnaires inférieures à 10⁻¹⁸, permettant des tests de la relativité générale, des recherches sur la matière noire et le suivi de la stabilité des constantes fondamentales.
GPS et Navigation
Le Système de Positionnement Global repose sur une mesure précise du temps. Les satellites GPS portent des horloges atomiques qui se synchronisent à l'intérieur des milliardièmes de seconde. Une erreur de timing d'une nanoseconde provoque une erreur de position d'environ 30 centimètres. Le temps GPS est maintenu par l'Observatoire naval des États-Unis et diffère actuellement de l'UTC de 18 secondes (à partir de 2024).
Interesting Facts
A caesium atomic clock loses or gains no more than one second in approximately 300,000 years. Optical clocks are even better — they would not lose a second in the entire age of the universe (13.8 billion years).
Light travels approximately 299,792 km in one second — enough to circle the Earth about 7.5 times. This fact underpins the SI definition of the meter.
The human blink takes about 0.1-0.4 seconds. In that time, a modern computer processor can execute billions of operations.
Earth's rotation is slowing by about 2.3 milliseconds per century due to tidal interactions with the Moon. In 600 million years, a day will last about 28 hours.
The shortest directly measured time interval is approximately 247 zeptoseconds (247 × 10⁻²¹ seconds), measured in 2020 by tracking the time it takes for a photon to cross a hydrogen molecule.
Usain Bolt's 100m world record of 9.58 seconds means he averaged 37.58 km/h, reaching a peak speed of about 44.7 km/h. The difference between gold and silver was 0.11 seconds.
The leap second system, introduced in 1972, has added 27 seconds to UTC as of 2024. The decision to abolish leap seconds was made in 2022, with the change taking effect by 2035.