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  • Extrait de CPU release Ex0015 : Les bugs du Temps.

    Ceux qui eurent un besoin important de la haute précision horaire en premier furent les astronomes.

    À tel point qu'ils avaient les horloges mécaniques les plus précises. Et figurez-vous que le service de l'horloge téléphonique était dans les années 1920... le secrétariat de l'Observatoire de Paris.

    Agacé d'avoir à payer un thésard uniquement pour répondre au téléphone et indiquer qu'il est exactement 11h43 et 6 secondes quand je vous dirais top, le directeur de l'observatoire Ernest Esclangon fit construire un automate, directement relié au réseau téléphonique. Une belle prouesse technologique, qui indiquait l'heure avec un système qui reconstituait les phrases de mots enregistrées. À l'heure du sampling, le procédé peut vous paraître simple, mais en 1933, ce système jonglait entre plusieurs films argentiques où était enregistré la voix de Radiolo, le speaker de la plus importante radio privée de l'époque.

    Seulement, un mouvement d'horlogerie, même fait par un orfèvre, cela reste un mouvement mécanique, qui peut être faussé par les changements de température, les légers tremblements de terre et même les grains de sable dans la mécanique.

    À la fin du XIXème siècle, les frères Jacques et Pierre Curie (oui oui, le même) découvrent que le cristal de quartz produit un courant électrique quand il est contraint. C'est l'effet piézoélectrique. Or, combiné avec l'interaction inverse, on peut obtenir une fréquence très précise. Cette fréquence à 32 768 hz d'un oscillateur à quartz , on peut facilement la démultiplier pour revenir à la seconde. On peut aussi la multiplier et obtenir des précisions plus fines. En général, les cartes mères de montages électroniques, d'ordinateurs et de smartphones sont pilotées par des oscillateurs à quartz dont on obtient un signal en gigahertz.

    Mais un oscillateur à quartz peut être certes très précis, mais il est difficile de descendre en dessous de la seconde de variation sur une année. Il continue à être influencé par les écarts de température.
    Ces écarts de température ont par contre beaucoup moins influence au cœur d'un atome. Or, les changements de niveau énergétiques d'un atome émettent un rayonnement sur des fréquences très précises, et qui ne varient ps en fonction de la température. Ainsi, les atomes de Césium peuvent émettre dans certaines conditions d'excitation une fréquence de 9 192 631 770 Hz. Cette valeur est tellement stable qu'elle est actuellement la définition de la seconde...
    Une horloge atomique au césium a une précision d'environ une seconde sur 10 millions d'années.

    Dans les années 1990s, l'observatoire du Pic Du Midi utilisait un signal horaire calculé à partir d'une horloge atomique, ce signal était diffusée en sous-porteuse de France Inter Grandes Ondes. En astronomie, la précision est très importante :
    la Terre tourne à 360° en 24h, donc en une seconde, la Terre tourne de 15 secondes d'arcs, ou 15 3600èmes de degrés. Hors quand on veut observer une étoile ou une galaxie très lointaine, on doit garder la pose avec le télescope de 2 mètres de diamètres plus d'une heure, donc être très exactement synchronisé et donc avoir une précision au dix-millième de seconde. Sur plusieurs heures. Et pour avoir une très lointaine lueur qui n'allume qu'un pixel.

    Illustration graphique : Gerd Altmann, CC0

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