Temps universel coordonné -Coordinated Universal Time

Carte mondiale des fuseaux horaires actuels

Le temps universel coordonné ou UTC est la principale norme de temps par laquelle le monde régule les horloges et le temps. Il se situe à environ 1 seconde de l'heure solaire moyenne à 0° de longitude (au méridien de référence IERS en tant que méridien principal actuellement utilisé ) tel que UT1 et n'est pas ajusté à l'heure d'été . C'est effectivement un successeur de Greenwich Mean Time (GMT).

La coordination des transmissions de temps et de fréquence dans le monde a commencé le 1er janvier 1960. UTC a été officiellement adopté pour la première fois en tant que Recommandation 374 du CCIR, Émissions de fréquence standard et de signal horaire , en 1963, mais l'abréviation officielle de UTC et le nom anglais officiel de Le temps universel coordonné (ainsi que l'équivalent français) n'a été adopté qu'en 1967.

Le système a été ajusté plusieurs fois, y compris une brève période pendant laquelle les signaux radio de coordination temporelle diffusaient à la fois UTC et " Stepped Atomic Time (SAT) " avant qu'un nouveau UTC ne soit adopté en 1970 et mis en œuvre en 1972. Ce changement a également adopté un saut secondes pour simplifier les réglages futurs. Cette Recommandation 460 du CCIR "précise que (a) les fréquences porteuses et les intervalles de temps doivent être maintenus constants et doivent correspondre à la définition de la seconde du SI ; (b) les ajustements par paliers, si nécessaire, doivent être d'exactement 1 s pour maintenir un accord approximatif avec Universal Heure (UT); et (c) les signaux normalisés devraient contenir des informations sur la différence entre UTC et UT."

Un certain nombre de propositions ont été faites pour remplacer l'UTC par un nouveau système qui éliminerait les secondes intercalaires. La décision de les supprimer complètement a été reportée à 2023.

La version actuelle de l'UTC est définie par la recommandation de l'Union internationale des télécommunications (UIT-R TF.460-6), Émissions de fréquence standard et de signaux horaires , et est basée sur le temps atomique international (TAI) avec des secondes intercalaires ajoutées à intervalles irréguliers pour compenser la différence accumulée entre le TAI et le temps mesuré par la rotation de la Terre . Des secondes intercalaires sont insérées si nécessaire pour maintenir l'UTC à moins de 0,9 seconde de la variante UT1 du temps universel . Voir la section « Nombre actuel de secondes intercalaires » pour le nombre de secondes intercalaires insérées à ce jour.

Étymologie

L'abréviation officielle du temps universel coordonné est UTC . Cette abréviation résulte de la volonté de l' Union internationale des télécommunications et de l' Union astronomique internationale d'utiliser la même abréviation dans toutes les langues. Les anglophones proposaient à l'origine CUT (pour « temps universel coordonné »), tandis que les francophones proposaient TUC (pour « temps universel coordonné »). Le compromis qui en ressort est UTC , qui se conforme au modèle des abréviations des variantes du Temps Universel (UT0, UT1, UT2, UT1R, etc.).

Les usages

Les fuseaux horaires du monde entier sont exprimés à l'aide de décalages positifs ou négatifs par rapport à UTC , comme dans la liste des fuseaux horaires par décalage UTC .

Le fuseau horaire le plus à l'ouest utilise UTC−12 , ayant douze heures de retard sur UTC ; le fuseau horaire le plus à l'est utilise UTC+14 , soit quatorze heures d'avance sur UTC. En 1995, la nation insulaire de Kiribati a déplacé ceux de ses atolls dans les îles de la Ligne de UTC−10 à UTC+14 afin que Kiribati soit tous le même jour.

UTC est utilisé dans de nombreuses normes Internet et World Wide Web . Le Network Time Protocol (NTP), conçu pour synchroniser les horloges des ordinateurs sur Internet, transmet les informations temporelles du système UTC. Si une précision de quelques millisecondes seulement est nécessaire, les clients peuvent obtenir l'UTC actuel à partir d'un certain nombre de serveurs UTC Internet officiels. Pour une précision inférieure à la microseconde, les clients peuvent obtenir l'heure à partir de signaux satellites.

UTC est également l'étalon horaire utilisé dans l'aviation , par exemple pour les plans de vol et le contrôle du trafic aérien . Les prévisions météorologiques et les cartes utilisent toutes l'UTC pour éviter toute confusion sur les fuseaux horaires et l'heure d'été. La Station spatiale internationale utilise également l'UTC comme norme de temps.

Les opérateurs radioamateurs planifient souvent leurs contacts radio en UTC, car les transmissions sur certaines fréquences peuvent être captées dans de nombreux fuseaux horaires.

Mécanisme

UTC divise le temps en jours, heures, minutes et secondes. Les jours sont traditionnellement identifiés à l'aide du calendrier grégorien , mais les numéros de jours juliens peuvent également être utilisés. Chaque jour contient 24 heures et chaque heure contient 60 minutes. Le nombre de secondes dans une minute est généralement de 60, mais avec une seconde intercalaire occasionnelle , il peut être de 61 ou 59 à la place. Ainsi, dans l'échelle de temps UTC, la seconde et toutes les unités de temps plus petites (milliseconde, microseconde, etc.) sont de durée constante, mais la minute et toutes les unités de temps plus grandes (heure, jour, semaine, etc.) sont de durée variable . Les décisions d'introduire une seconde intercalaire sont annoncées au moins six mois à l'avance dans le "Bulletin C" produit par le Service international de la rotation terrestre et des systèmes de référence . Les secondes intercalaires ne peuvent pas être prédites longtemps à l'avance en raison du taux imprévisible de rotation de la Terre.

Presque tous les jours UTC contiennent exactement 86 400 secondes SI avec exactement 60 secondes dans chaque minute. L'UTC se situe à environ une seconde de l'heure solaire moyenne à 0° de longitude , de sorte que, comme le jour solaire moyen est légèrement plus long que 86 400 secondes SI, la dernière minute d'un jour UTC est parfois ajustée pour avoir 61 secondes. La seconde supplémentaire est appelée seconde intercalaire. Il représente le grand total de la longueur supplémentaire (environ 2 millisecondes chacun) de tous les jours solaires moyens depuis la seconde intercalaire précédente. La dernière minute d'un jour UTC est autorisée à contenir 59 secondes pour couvrir la possibilité lointaine d'une rotation plus rapide de la Terre, mais cela n'a pas encore été nécessaire. Les longueurs de jour irrégulières signifient que les jours juliens fractionnaires ne fonctionnent pas correctement avec UTC.

Depuis 1972, l'UTC est calculé en soustrayant les secondes intercalaires accumulées du temps atomique international (TAI), qui est une échelle de temps coordonnée qui suit le temps propre notionnel sur la surface en rotation de la Terre (le géoïde ). Afin de maintenir une approximation proche de UT1 , UTC présente occasionnellement des discontinuités où il passe d'une fonction linéaire de TAI à une autre. Ces discontinuités prennent la forme de secondes intercalaires mises en œuvre par un jour UTC de longueur irrégulière. Les discontinuités en UTC ne se sont produites qu'à la fin juin ou décembre, bien qu'il soit prévu qu'elles se produisent fin mars et septembre ainsi qu'une deuxième préférence. Le Service international de la rotation terrestre et des systèmes de référence (IERS) suit et publie la différence entre UTC et le temps universel, DUT1 = UT1 - UTC, et introduit des discontinuités dans UTC pour maintenir DUT1 dans l' intervalle (−0,9 s, +0,9 s).

Comme pour TAI, UTC n'est connu qu'avec la plus grande précision rétrospectivement. Les utilisateurs qui ont besoin d'une approximation en temps réel doivent l'obtenir auprès d'un laboratoire de temps, qui diffuse une approximation à l'aide de techniques telles que le GPS ou les signaux horaires radio . De telles approximations sont désignées UTC( k ), où k est une abréviation pour le laboratoire de temps. Le moment des événements peut être provisoirement enregistré par rapport à l'une de ces approximations; des corrections ultérieures peuvent être appliquées à l'aide de la publication mensuelle du Bureau international des poids et mesures (BIPM) des tableaux des différences entre le TAI/UTC canonique et le TAI( k )/UTC( k ) tels qu'estimés en temps réel par les laboratoires participants. (Voir l'article sur le temps atomique international pour plus de détails.)

En raison de la dilatation du temps , une horloge standard qui n'est pas sur le géoïde, ou en mouvement rapide, ne maintiendra pas la synchronisation avec l'UTC. Par conséquent, la télémétrie à partir d'horloges ayant une relation connue avec le géoïde est utilisée pour fournir l'UTC lorsque cela est nécessaire, sur des emplacements tels que ceux des engins spatiaux.

Il n'est pas possible de calculer l' intervalle de temps exact écoulé entre deux horodatages UTC sans consulter un tableau indiquant le nombre de secondes intercalaires survenues pendant cet intervalle. Par extension, il n'est pas possible de calculer la durée précise d'un intervalle de temps qui se termine dans le futur et peut englober un nombre inconnu de secondes intercalaires (par exemple, le nombre de secondes TAI entre "maintenant" et 2099-12-31 23 :59:59). Par conséquent, de nombreuses applications scientifiques qui nécessitent une mesure précise de longs intervalles (pluriannuels) utilisent à la place le TAI. TAI est également couramment utilisé par les systèmes qui ne peuvent pas gérer les secondes intercalaires. L'heure GPS reste toujours exactement 19 secondes derrière TAI (aucun système n'est affecté par les secondes intercalaires introduites dans UTC).

Fuseaux horaires

Les fuseaux horaires sont généralement définis comme différant de l'UTC par un nombre entier d'heures, bien que les lois de chaque juridiction devraient être consultées si une précision inférieure à la seconde était requise. Plusieurs juridictions ont établi des fuseaux horaires qui diffèrent d'un nombre entier impair de demi-heures ou de quarts d'heure par rapport à UT1 ou UTC.

L' heure civile actuelle dans un fuseau horaire particulier peut être déterminée en ajoutant ou en soustrayant le nombre d'heures et de minutes spécifié par le décalage UTC , qui va de UTC−12:00 à l'ouest à UTC+14:00 à l'est (voir Liste des décalages horaires UTC ).

Le fuseau horaire utilisant UTC est parfois noté UTC ± 00: 00 ou par la lettre Z - une référence au fuseau horaire nautique équivalent (GMT), qui est désigné par un Z depuis environ 1950. Les fuseaux horaires étaient identifiés par des lettres successives de l'alphabet et le fuseau horaire de Greenwich étaient marqués par un Z car c'était le point d'origine. La lettre fait également référence à la "description de zone" de zéro heure, qui est utilisée depuis 1920 (voir l'historique des fuseaux horaires ). Puisque le mot de l'alphabet phonétique de l'OTAN pour Z est « zoulou », UTC est parfois appelé « heure zoulou ». Cela est particulièrement vrai dans l'aviation, où "Zulu" est la norme universelle. Cela garantit que tous les pilotes, quel que soit leur emplacement, utilisent la même horloge de 24 heures , évitant ainsi toute confusion lors du vol entre les fuseaux horaires. Consultez la liste des fuseaux horaires militaires pour les lettres utilisées en plus de Z dans les fuseaux horaires éligibles autres que Greenwich.

Sur les appareils électroniques qui permettent uniquement de configurer le fuseau horaire à l'aide de cartes ou de noms de villes, UTC peut être sélectionné indirectement en sélectionnant des villes telles que Accra au Ghana ou Reykjavík en Islande car elles sont toujours sur UTC et n'utilisent pas actuellement l' heure d'été ( ce que font Greenwich et Londres , et pourrait donc être une source d'erreur).

Heure d'été

L'UTC ne change pas avec un changement de saison, mais l'heure locale ou l'heure civile peut changer si une juridiction de fuseau horaire observe l'heure d'été (heure d'été). Par exemple, l'heure locale sur la côte est des États-Unis a cinq heures de retard sur l'UTC en hiver, mais quatre heures de retard lorsque l'heure d'été y est observée.

Histoire

En 1928, le terme Temps Universel (UT) a été introduit par l'Union Astronomique Internationale pour désigner l'heure GMT, le jour commençant à minuit. Jusque dans les années 1950, les signaux horaires de diffusion étaient basés sur UT, et donc sur la rotation de la Terre.

En 1955, l' horloge atomique au césium est inventée. Cela a fourni une forme de chronométrage qui était à la fois plus stable et plus pratique que les observations astronomiques. En 1956, le  National Bureau of Standards des États-Unis et l'US Naval Observatory ont commencé à développer des échelles de temps de fréquence atomique; en 1959, ces échelles de temps étaient utilisées pour générer les signaux horaires WWV , du nom de la station de radio à ondes courtes qui les diffusait. En 1960, l'US Naval Observatory, le Royal Greenwich Observatory et le UK National Physical Laboratory ont coordonné leurs émissions radio afin que les pas de temps et les changements de fréquence soient coordonnés, et l'échelle de temps résultante a été officieusement appelée "Coordinated Universal Time".

Dans une décision controversée, la fréquence des signaux a été initialement réglée pour correspondre au taux de UT, mais ensuite maintenue à la même fréquence par l'utilisation d'horloges atomiques et délibérément autorisée à s'éloigner de UT. Lorsque la divergence augmentait de manière significative, le signal était déphasé (échelonné) de 20 ms pour le ramener en accord avec UT. Vingt-neuf de ces étapes ont été utilisées avant 1960.

En 1958, des données ont été publiées liant la fréquence de la transition du césium , nouvellement établie, avec les éphémérides secondes . L'éphéméride seconde est une unité du système de temps qui, lorsqu'elle est utilisée comme variable indépendante dans les lois du mouvement qui régissent le mouvement des planètes et des lunes dans le système solaire, permet aux lois du mouvement de prédire avec précision les positions observées des corps du système solaire. Dans les limites de la précision observable, les secondes éphémérides sont de longueur constante, tout comme les secondes atomiques. Cette publication a permis de choisir une valeur pour la longueur de la seconde atomique qui serait en accord avec les lois célestes du mouvement.

En 1961, le Bureau international de l' heure a commencé à coordonner le processus UTC à l'échelle internationale (mais le nom de temps universel coordonné n'a été officiellement adopté par l'Union astronomique internationale qu'en 1967). Dès lors, il y a eu des pas de temps tous les quelques mois et des changements de fréquence à la fin de chaque année. Les sauts ont augmenté de taille à 0,1 seconde. Cette UTC était destinée à permettre une approximation très proche de UT2.

En 1967, la seconde du SI a été redéfinie en termes de fréquence fournie par une horloge atomique au césium. La durée de la seconde ainsi définie était pratiquement égale à la seconde du temps des éphémérides. C'était la fréquence qui avait été provisoirement utilisée dans le TAI depuis 1958. On s'est vite rendu compte qu'avoir deux types de secondes de longueurs différentes, à savoir la seconde UTC et la seconde SI utilisées dans le TAI, était une mauvaise idée. On a pensé qu'il valait mieux que les signaux horaires maintiennent une fréquence constante et que cette fréquence corresponde à la seconde SI. Il faudrait donc se fier uniquement aux pas de temps pour maintenir l'approximation de UT. Cela a été essayé expérimentalement dans un service connu sous le nom de "Stepped Atomic Time" (SAT), qui fonctionnait au même rythme que TAI et utilisait des sauts de 0,2 seconde pour rester synchronisé avec UT2.

Il y avait aussi une insatisfaction avec les sauts fréquents en UTC (et SAT). En 1968, Louis Essen , l'inventeur de l'horloge atomique au césium, et G.M.R. Winkler ont tous deux proposé indépendamment que les pas ne soient que de 1 seconde. Ce système a finalement été approuvé, ainsi que l'idée de maintenir la seconde UTC égale à la seconde TAI. À la fin de 1971, il y a eu un dernier saut irrégulier d'exactement 0,107758 seconde TAI, faisant le total de tous les petits pas de temps et décalages de fréquence en UTC ou TAI pendant 1958–1971 exactement dix secondes, de sorte que le 1er janvier 1972 00:00 :00 UTC était le 1er janvier 1972 00:00:10 TAI exactement, et un nombre entier de secondes après. Dans le même temps, le taux de tic de l'UTC a été modifié pour correspondre exactement au TAI. UTC a également commencé à suivre UT1 plutôt que UT2. Certains signaux horaires ont commencé à diffuser la correction DUT1 (UT1 - UTC) pour les applications nécessitant une approximation plus proche de UT1 que UTC actuellement fournie.

Nombre actuel de secondes intercalaires

La première seconde intercalaire a eu lieu le 30 juin 1972. Depuis lors, les secondes intercalaires se sont produites en moyenne environ une fois tous les 19 mois, toujours le 30 juin ou le 31 décembre. En juillet 2022, il y avait eu 27 secondes intercalaires au total, toutes positives, mettant UTC 37 secondes derrière TAI.

Raisonnement

Graphique montrant la différence DUT1 entre UT1 et UTC (en secondes). Les segments verticaux correspondent aux secondes intercalaires.

La vitesse de rotation de la Terre diminue très lentement à cause de la décélération des marées ; ceci augmente la longueur du jour solaire moyen . La longueur de la seconde SI a été calibrée sur la base de la seconde du temps des éphémérides et on peut maintenant voir qu'elle a une relation avec le jour solaire moyen observé entre 1750 et 1892, analysé par Simon Newcomb . En conséquence, la seconde SI est proche de1/86400d'un jour solaire moyen au milieu du XIXe siècle. Au cours des siècles précédents, le jour solaire moyen était inférieur à 86 400 secondes SI, et au cours des siècles plus récents, il est supérieur à 86 400 secondes. Vers la fin du 20e siècle, la durée du jour solaire moyen (également appelée simplement « durée du jour » ou « LOD ») était d'environ 86 400,0013 s. Pour cette raison, UT est maintenant "plus lent" que TAI par la différence (ou "excès" LOD) de 1,3 ms/jour.

L'excès de LOD sur les 86 400 s nominales s'accumule au fil du temps, provoquant la désynchronisation du jour UTC, initialement synchronisé avec le soleil moyen, qui le devance. Vers la fin du 20e siècle, avec le LOD à 1,3 ms au-dessus de la valeur nominale, UTC courait plus vite que UT de 1,3 ms par jour, prenant une seconde d'avance environ tous les 800 jours. Ainsi, des secondes intercalaires ont été insérées à peu près à cet intervalle, retardant l'UTC pour le maintenir synchronisé à long terme. La période de rotation réelle varie en fonction de facteurs imprévisibles tels que le mouvement tectonique et doit être observée plutôt que calculée.

Tout comme l'ajout d'un jour bissextile tous les quatre ans ne signifie pas que l'année s'allonge d'un jour tous les quatre ans, l'insertion d'une seconde intercalaire tous les 800 jours n'indique pas que le jour solaire moyen s'allonge d'une seconde tous les 800 jours. . Il faudra environ 50 000 ans pour qu'un jour solaire moyen s'allonge d'une seconde (à raison de 2 ms par siècle). Ce taux fluctue dans la plage de 1,7 à 2,3 ms/cy. Alors que le taux dû au seul frottement des marées est d'environ 2,3 ms/cy, le soulèvement du Canada et de la Scandinavie de plusieurs mètres depuis la dernière période glaciaire a temporairement réduit ce taux à 1,7 ms/cy au cours des 2 700 dernières années. La raison correcte des secondes intercalaires n'est donc pas la différence actuelle entre la LOD réelle et nominale, mais plutôt l' accumulation de cette différence sur une période de temps : vers la fin du 20e siècle, cette différence était d'environ1/800d'une seconde par jour; par conséquent, après environ 800 jours, il s'est accumulé à 1 seconde (et une seconde intercalaire a ensuite été ajoutée).

Dans le graphique de DUT1 ci-dessus, l'excès de LOD au-dessus des 86 400 s nominales correspond à la pente descendante du graphique entre les segments verticaux. (La pente est devenue moins profonde dans les années 1980, 2000 et de la fin des années 2010 aux années 2020 en raison de légères accélérations de la rotation de la Terre raccourcissant temporairement la journée.) La position verticale sur le graphique correspond à l'accumulation de cette différence au fil du temps, et les segments verticaux correspondent au saut secondes introduites pour correspondre à cette différence accumulée. Les secondes intercalaires sont chronométrées pour maintenir le DUT1 dans la plage verticale représentée par le graphique adjacent. La fréquence des secondes intercalaires correspond donc à la pente des segments de graphe en diagonale, et donc à l'excès de LOD. Les périodes de temps où la pente s'inverse (pentes vers le haut, pas les segments verticaux) sont des périodes où l'excès de LOD est négatif, c'est-à-dire lorsque la LOD est inférieure à 86 400 s.

Avenir

Comme la rotation de la Terre continue de ralentir, des secondes intercalaires positives seront nécessaires plus fréquemment. Le taux de variation à long terme de LOD est d'environ +1,7 ms par siècle. À la fin du 21e siècle, LOD sera d'environ 86 400,004 s, nécessitant des secondes intercalaires tous les 250 jours. Sur plusieurs siècles, la fréquence des secondes intercalaires deviendra problématique. Un changement dans la tendance des valeurs UT1 - UTC a été observé à partir de juin 2019 environ, où la tendance était plutôt négative (avec des secondes intercalaires pour maintenir la différence entre UT1 et UTC à moins de 0,9 seconde. La rotation de la Terre s'est accélérée, entraînant cette différence à Si la tendance se poursuit, une seconde intercalaire négative peut être nécessaire, qui n'a pas été utilisée auparavant. Cela peut ne pas être nécessaire avant 2025.

Au cours du 22e siècle, deux secondes intercalaires seront nécessaires chaque année. L'utilisation actuelle des seules opportunités de secondes intercalaires en juin et décembre sera insuffisante pour maintenir une différence inférieure à 1 seconde, et il pourrait être décidé d'introduire des secondes intercalaires en mars et septembre. Au 25e siècle, quatre secondes intercalaires devraient être nécessaires chaque année, de sorte que les options trimestrielles actuelles seraient insuffisantes.

En avril 2001, Rob Seaman de l' Observatoire national d'astronomie optique a proposé que les secondes intercalaires soient autorisées à être ajoutées mensuellement plutôt que deux fois par an.

Il y a une proposition de redéfinir l'UTC et d'abolir les secondes intercalaires, de sorte que les cadrans solaires se désynchroniseraient très lentement avec l'heure civile. Le décalage graduel qui en résulte des mouvements du soleil par rapport à l'heure civile est analogue au décalage des saisons par rapport au calendrier annuel qui résulte du fait que l'année civile ne correspond pas précisément à la durée de l' année tropicale . Ce serait un changement pratique dans le chronométrage civil, mais prendrait effet lentement sur plusieurs siècles. UTC (et TAI) seraient de plus en plus en avance sur UT ; il coïnciderait avec l'heure moyenne locale le long d'un méridien dérivant lentement vers l'est (atteignant Paris et au-delà). Ainsi, le système horaire perdrait sa connexion fixe aux coordonnées géographiques basées sur le méridien IERS . En supposant qu'il n'y ait pas d'événements majeurs affectant la civilisation au cours des siècles à venir, la différence entre UTC et UT pourrait atteindre 0,5 heure après l'an 2600 et 6,5 heures vers 4600.

La Commission d'études 7 de l'UIT‑R et le Groupe de travail 7A n'ont pas pu parvenir à un consensus sur l'opportunité de présenter la proposition à l'Assemblée des radiocommunications de 2012; le président de la Commission d'études 7 a choisi de faire avancer la question à l'Assemblée des radiocommunications de 2012 (20 janvier 2012), mais l'examen de la proposition a été reporté par l'UIT jusqu'à la Conférence mondiale des radiocommunications de 2015. Cette conférence, à son tour, a examiné la question, mais aucune décision permanente n'a été prise; il a seulement choisi de s'engager dans une étude plus approfondie dans le but d'un réexamen en 2023.

Des propositions ont été faites pour abolir les fuseaux horaires et faire du temps universel coordonné l'heure locale dans le monde entier.

Voir également

Références

Citations

Sources générales et citées

Liens externes