La mesure du temps est familière, mais elle est essentiellement astronomique. Pour élaborer un calendrier, il faut se baser sur le retour périodique du Soleil. Or, la Terre subit de petites variations de vitesse et de direction qui, accumulées au fil des jours, produisent des décalages : sans correction, midi finirait par glisser vers minuit.
Le calendrier
Le premier calendrier égyptien comptait 365 jours, répartis en douze mois de 30 jours auxquels s'ajoutaient cinq jours à la fin de l'année. Le calendrier romain reposait d'abord sur les phases de la Lune et nécessitait parfois un treizième mois. Jules César l'a réformé vers 45 avant J.-C. avec une année bissextile tous les quatre ans.
Le calendrier grégorien corrige ensuite ce système : les années séculaires non divisibles par 400 ne sont pas bissextiles. Une autre réforme pourrait un jour prévoir que les années multiples de 4 000 ne le soient pas non plus.
| Calendrier égyptien | 360 jours, 12 mois de 30 jours |
|---|---|
| Calendrier égyptien | 365 jours |
| Calendrier romain | 355 jours, 12 mois de 29 jours et demi |
| Année de confusion | 46 avant J.-C. : 445 jours |
| Calendrier julien | 365 jours + 1 jour tous les 4 ans |
| Calendrier grégorien | Réforme de 1582 : suppression de 10 jours et de 3 jours sur 400 ans |
Le temps atomique
En 1967, la seconde a été fondée sur les oscillations de l'atome de césium 133 : elle correspond à 9 192 631 770 cycles de radiation entre deux niveaux de son état fondamental.
Jour sidéral, jour solaire et Lune
Le jour sidéral est l'intervalle entre deux passages d'une même étoile au méridien : il dure 23 h 56 min 4 s. Le jour solaire vrai est le temps écoulé entre deux passages successifs du Soleil au méridien. La différence provient du déplacement de la Terre sur son orbite : elle doit tourner environ 3 min 56 s supplémentaires pour ramener le Soleil au méridien.
La Lune connaît le même phénomène. Son mois sidéral dure 27,3 jours, mais elle doit parcourir environ 30° de plus pour retrouver la même position par rapport à la Terre : le mois synodique dure alors 29,5 jours.
Le jour solaire moyen et l'équation du temps
Le jour solaire vrai ne peut servir de référence parce que la vitesse de révolution de la Terre varie sur son orbite elliptique. On utilise donc le jour solaire moyen, fondé sur un Soleil fictif se déplaçant uniformément sur l'équateur céleste. L'écart entre Soleil vrai et Soleil moyen est l'équation du temps; un cadran solaire indique le temps solaire vrai.
L'heure de nos montres correspond à l'heure solaire moyenne du méridien de référence. Au Québec, ce méridien est 75° ouest. Pour Rimouski, une correction d'environ −26 minutes permet d'obtenir l'heure locale réelle; il faut aussi considérer l'heure avancée en été.
Précession, nutation et polhodie
La précession est causée par le renflement équatorial de la Terre et dure environ 25 796 ans. Le point vernal, l'intersection de l'équateur céleste et de l'écliptique, recule de 50,3 secondes d'arc par année. L'axe terrestre ne conserve donc pas toujours la même direction : dans environ 13 000 ans, Véga sera l'étoile polaire.
La nutation est liée à la précession du plan de l'orbite lunaire : l'axe de la Terre oscille de part et d'autre de sa direction moyenne dans un cycle de 18,6 ans, avec une amplitude maximale de 9 secondes d'arc. La polhodie est le déplacement du pôle par rapport à un repère terrestre; elle comprend notamment une ellipse annuelle et l'oscillation de Chandler.
Les déplacements saisonniers des masses d'air et d'eau font aussi varier légèrement la durée du jour. Les marées générées par la Lune ralentissent peu à peu la rotation terrestre.
La durée d'une année
| Année sidérale | 365 j 6 h 09 min 09,54 s |
|---|---|
| Année tropique | 365 j 5 h 48 min 45,97 s |
| Année anomalistique | 365 j 6 h 13 min 53,00 s |
L'année sidérale mesure la révolution complète de la Terre autour du Soleil par rapport aux étoiles. L'année tropique est l'intervalle entre deux passages au point vernal; elle est légèrement plus courte en raison de la précession. L'année anomalistique correspond à deux passages successifs au périhélie.