Den måling av tid er den grunnleggende basis for nøyaktigheten av den SI-systemet . Det er derfor nødvendig å forstå det grunnleggende i tidsmåling, og å forstå den doble nødvendigheten: å forbli forståelig og nyttig for alle mennesker, å være så presis som mulig.
Som for enhver grunnleggende størrelse, er det nødvendig å kunne definere begrepet. Tre punkter vil bli identifisert her:
Samtidighet definerer eksperimentelt hva t1 = t2 betyr (i betydningen ekvivalensrelasjonen i matematikk: refleksiv, symmetrisk og transitiv). I sammenheng med Newtons fysikk der hastighetene ikke er avgrenset, er dette mulig og gjør det mulig å definere begrepet samtidige hendelser: alle hendelsene i denne ekvivalensklassen sies å ha funnet sted på samme dato.
For å gi dette konseptet loven om detekterbar mengde, er det nødvendig å kunne definere eksperimentelt en sammenheng av total orden (refleksiv, antisymmetrisk og transitiv): man vil da si at det er mulig å snakke om dato senere enn en annen.
Under disse forholdene gjenstår det bare å finne en (eller flere) rekkefølger av hendelser som alle eksperimentene vil være enige om at de følger etter hverandre. Valget av en tidsskala T = f (t) er da vilkårlig, så lenge f (t) øker: vi definerer således en geologisk, historisk, språklig, kronokjemisk, psykologisk skala, ...
Vi kan eksperimentelt etablere mellom to VARIGHETER en binær relasjon, kalt addisjon , som er isomorf til additivgruppen av realer: operasjonen dt1 + dt2 = dt3 må være assosiativ, ha et nøytralt element og vi må vite hvordan vi skal forklare hva det betyr dt1 + dt2 = 0. På den annen side er det oftest nødvendig å gi den kroppsstrukturen, og å kunne validere Archimedes 'aksiom: det vil si at n. dt1 kan være så lang varighet at vi ønsker tar n stort nok. Dette blir ofte oversett: for eksempel tror vi at tiden er uendelig delelig; vi tror også at fremtiden eller fortiden ikke har noen horisont (hvis ikke, vet vi hvilken transformasjon vi skal gjøre for det).
Deretter kan vi definere dt.1 / To, Å være en grunnleggende varighet tatt som enhet.
Disse tre forestillingene er grunnlaget for forestillingen om tidsstørrelse i vitenskap, fra et epistemologisk synspunkt; det ble lagt vekt på den eksperimentelle karakteren. Dette er bare viktig for å kunne skille seg ut fra diskusjoner om psykologisk eller annen tidselastisitet .
En enhet må, for å bli akseptert av alle menn, være:
Ensartethet, nøyaktighet og stabilitet henger sammen og krever en presis vitenskapelig definisjon (jf. Allans varians ).
Jordens rotasjon bremser ubønnhørlig: vi vet delvis hvordan vi skal rette den; men dette er langt fra presisjonen til atomurene. Ditto for hele jordens revolusjon rundt solen.
Konklusjonen var en forsiktig utvikling av det internasjonale systemet.
0 kelvin betyr at vi korrigerer for den tverrgående dopplereffekten av andre orden, akkurat som vi korrigerer innflytelsen fra høyden på grunn av Einstein-skiftet ( Pound-Rebka-eksperimentet i 1959), og jordens rotasjon ( Sagnac -Einstein effekt ).
Fra TAI bygger vi referansetidsskalaen, UTC .
En klokke til og med kjernefysisk er et instrument laget av mennesket . Det kan også være veldig nøyaktig, men over korte tidsintervaller, fordi det kan drive på grunn av dårlig kontrollerte parametere som temperatur eller trykk. Det kan også være litt unøyaktig, men veldig stabil i unøyaktighet.
I et land utfører hvert laboratorium med atomur (er) en atomtid TA (k). Generelt er indikasjonene på hvordan klokkene fungerer ( Allan-varians ) i det samme landet sentralisert i et metrologisk organ som oppretter en TA (land). I Frankrike er det LNE-SYRTE ved Paris Observatory som er ansvarlig for å etablere French Atomic Time TA (F).
Disse tidene er igjen gruppert sammen, i henhold til den best mulige algoritmen (ALGOS først, deretter andre etterpå), for å lage TA International , men som brukes av metrologer til å identifisere drift av klokkene og omveie gjensnittet deres iterativt.
For tiden er USNO-tiden den som har minst avvik over tid fra dette gjennomsnittet, som er TAI, hvis pålitelighet er sikret av redundansen. Omtrent den vektede hastigheten på 340 klokker fordelt på 56 laboratorier over hele verden gir TAI en nøyaktighet bedre enn 10 ^ (- 15) over 40 dager, MEN dette er en forsinkelse som er kjent etter BIPM-beregninger.
Den terrestriske tiden TT er TAI + 32.184s: den blir laget på bestilling av BIPM; Det representerer en utjevning av TAI over en lengre periode, med primære standarder overvåket i minst ett år. Den er derfor mer stabil enn TAI, men åpenbart er den veldig forsinket. Den brukes til visse målinger på ti år, for eksempel perioden med pulsarer. Den brukes også til å datere eldgamle formørkelser.
Det bør være kjent at selv med den nåværende presisjonen, kan det nøyaktige stedet og øyeblikket til en solformørkelse på 100 eller 1000 år ikke forutsies med en presisjon bedre enn noen få sekunder. Omstendighetene eller manifestasjonen av dette fenomenet på jordens overflate er relatert til jordens rotasjon, og man kan ikke forutsi dens oppførsel så langt i forveien. Omvendt gjør arkeologien til eldgamle formørkelser det mulig å justere visse parametere, spesielt for å etablere forskjellen mellom TU, knyttet til jordens rotasjon, og TT, helt vanlig per definisjon. A fortiori er de geologiske tidsskalaene til Neogene (-25 Myr) nettopp publisert i 2004 (Gradstein & al, 2004), takket være arbeidet med Laskar symplectic integrators (La2004 skala).
De BIPM sendinger, for søknader, grunnlaget for retts tid , heter UTC ( Coordinated Universal Time er), men som er satt til UT tid av praktiske grunner: på en bestemt dato, kunngjorde på forhånd, er det skiftet med en sprang andre (hvis Det gjorde vi ikke, etter en stund ville vi stå opp ved midnatt og spise lunsj klokka 5!). Siden31. desember 2005, UTC: = TAI + 33 s.
Imidlertid kan denne forsinkelsen, til og med bestemt lang tid i forveien, skape feil, spesielt innen IT-feltet eller i applikasjoner som er direkte knyttet til tid. Dette er grunnen til at GPS- systemets naturlige tid ikke følger skuddsekundene. Glonass- systemtiden , som sporer dem, fikk registreringsfeil. Vi snakker derfor om å utføre denne operasjonen bare fra time til time, det vil si at den neste skuddtimen ville bli utsatt med noen få årtusener: med andre ord, det vi vil måle er bremsing av svingingen. Jordisk!
GPS-tid er ikke lovlig tid, selv om det er en utmerket tid siden den er bygget på TA-tid (USNO). Faktisk, selv om det er korrigert for alle de relativistiske effektene, er det fortsatt å korrigere det riktig for indeksvariasjonene til troposheren, noe som ikke er kjent. Galileo-prosjektet, som vil overføre på to frekvenser, vil redusere denne vanskeligheten litt, men som alltid vil eksistere. ACES-prosjektet, Atomic Clock Ensemble in Space , har som mål å sende en enda mer presis klokke, Pharao , i bane.
På den annen side kan tidsoverføringer ikke gjøres bedre enn 100 eller til og med 10ps. Derfor er behovet for å forbedre den grunnleggende elektronikken, men på et nivå på 10ps er det veldig vanskelig. De fleste komponenter som kontakter er ikke designet for dette. Likevel er tid overføring blir bedre og bedre, i hvert fall i spesialiserte laboratorier ( T2L2 , for eksempel).
Til slutt er UTC-tiden basert på TAI-tiden, justert for øyeblikket på UT med sprangsekunder: den har en nøyaktighet på mindre enn 50 ns, og en presisjon <10 ^ (- 15). Den bringes selvfølgelig tilbake til geoidens nullhøyde og tar hensyn til jordens rotasjon (relativistiske effekter). [På samme måte er det en geosentrisk jordisk tid og en barsentrisk jordisk tid (med tanke på månen) og en heliosentrisk tid. Det er åpenbart en galaktisk tid].
Fremgang på optiske fangede ioneklokker (forventet nøyaktighet 10 ^ (- 17)) kommer; da vil SI ( International System of Units ) velge en endring av tidsenheten, i kontinuitet med gjeldende definisjon.