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Le Temps Universel Coordonné UTC ) est la principale norme de temps utilisée dans le monde pour réguler les horloges et le temps. Il établit une référence pour l'heure actuelle, servant de base à civile et aux fuseaux horaires . L'UTC facilite les communications internationales, la navigation, la recherche scientifique et le commerce.
L’UTC est largement adopté par la plupart des pays et succède de fait au temps moyen de Greenwich (GMT) dans l’usage quotidien et les applications courantes. Dans des domaines spécialisés tels que la recherche scientifique, la navigation et la chronométrie, d’autres normes, comme UT1 et le temps atomique international (TAI), sont également utilisées en parallèle de l’UTC.
Le temps universel coordonné (UTC) est basé sur le TAI ( Temps atomique international ), qui est une moyenne pondérée de centaines d' horloges atomiques réparties dans le monde entier. L'UTC est à environ une seconde du temps solaire moyen au méridien de Greenwich (0° de longitude), actuellement utilisé , et n'est pas ajusté pour l'heure d'été .
La coordination des transmissions de temps et de fréquence dans le monde entier a commencé le 1er janvier 1960. L'UTC a été officiellement adopté comme norme en 1963 et « UTC » est devenu l'abréviation officielle de Temps universel coordonné en 1967. La version actuelle de l'UTC est définie par l' Union internationale des télécommunications .
Depuis son adoption, le temps universel coordonné (UTC) a été ajusté à plusieurs reprises, notamment par l'ajout de secondes intercalaires à partir de 1972. Ces dernières années ont été marquées par d'importants développements concernant l'UTC, en particulier les discussions sur la suppression des secondes intercalaires, car celles-ci perturbent parfois les systèmes de mesure du temps à travers le monde. En 2022, la Conférence générale des poids et mesures a adopté une résolution visant à modifier l'UTC par un nouveau système qui éliminerait les secondes intercalaires d'ici 2035.
Union internationale des télécommunications et de l’ Union astronomique internationale d’utiliser la même abréviation dans toutes les langues. Le compromis qui en a résulté est UTC , conforme au modèle des abréviations des variantes du Temps universel (UT0, UT1, UT2, UT1R, etc.).McCarthy a décrit l'origine de l'abréviation :
En 1967, le CCIR a adopté les noms « Temps universel coordonné » et « Temps universel coordonné » pour les versions anglaise et française, l’acronyme UTC étant utilisé dans les deux langues. Le nom « Temps universel coordonné (UTC) » a été approuvé par une résolution des commissions 4 et 31 de l’UAI lors de la 13e Assemblée générale en 1967 (Tests UAI, 1968).
Utilisations
Les fuseaux horaires du monde entier sont exprimés en utilisant des décalages positifs, nuls ou négatifs par rapport à l'UTC , comme dans la liste des fuseaux horaires par décalage UTC .
Le fuseau horaire le plus à l'ouest utilise UTC−12 , soit douze heures de moins que UTC ; le fuseau horaire le plus à l'est utilise UTC+14 , soit quatorze heures d'avance sur UTC. En 1995, l'État insulaire de Kiribati a déplacé les atolls des îles de la Ligne de UTC−10 à UTC+14 afin que toutes les îles et tous les atolls de Kiribati soient à la même date.
Le temps universel coordonné ( UTC) est utilisé dans de nombreuses normes Internet et Web . Le protocole NTP (Network Time Protocol ), conçu pour synchroniser les horloges des ordinateurs sur Internet, transmet les informations horaires du système UTC. Si une précision à la milliseconde suffit, les clients peuvent obtenir l'heure UTC actuelle auprès de plusieurs serveurs UTC officiels sur Internet. Pour une précision inférieure à la microseconde, les clients peuvent obtenir l'heure à partir de signaux satellitaires.
Le temps universel coordonné (UTC) est également la norme horaire utilisée en aviation [ notamment pour les plans de vol et le contrôle aérien . Dans ce contexte, on l'appelle souvent « heure Zulu », comme décrit ci-dessous. Les prévisions météorologiques et les cartes utilisent toutes l'UTC afin d'éviter toute confusion avec les fuseaux horaires et l'heure d'été. La Station spatiale internationale utilise également l'UTC comme norme horaire.
Les radioamateurs programment souvent leurs contacts radio en UTC, car les transmissions sur certaines fréquences peuvent être captées dans de nombreux fuseaux horaires.
Mécanisme
Le temps universel coordonné (UTC) divise le temps en jours, heures, minutes et secondes . Les jours sont généralement identifiés selon le calendrier grégorien , mais on peut également utiliser le calendrier julien . Chaque jour compte 24 heures et chaque heure 60 minutes. Une minute compte généralement 60 secondes, mais avec l'ajout occasionnel d'une seconde intercalaire , ce nombre peut être de 61 ou 59. Ainsi, dans l'échelle de temps UTC, la seconde et toutes les unités de temps inférieures (milliseconde, microseconde, etc.) ont une durée constante, tandis que la minute et toutes les unités de temps supérieures (heure, jour, semaine, etc.) ont une durée variable. Les décisions d'introduire une seconde intercalaire sont annoncées au moins six mois à l'avance dans le « Bulletin C » publié par le Service international de la rotation terrestre et des systèmes de référence . Il est impossible de prévoir les secondes intercalaires longtemps à l'avance en raison de la vitesse de rotation imprévisible de la Terre.
Presque tous les jours UTC contiennent exactement 86 400 secondes SI chaque minute durant exactement 60 secondes. L'UTC est à environ une seconde du temps solaire moyen (par exemple UT1 ) à 0° de longitude [ (au méridien de référence IERS ). La durée moyenne du jour solaire étant légèrement supérieure à 86 400 secondes SI, la dernière minute d'un jour UTC est parfois ajustée à 61 secondes. Cette seconde supplémentaire est appelée seconde intercalaire. Elle compense la somme des 2 millisecondes supplémentaires accumulées depuis la dernière seconde intercalaire. La dernière minute d'un jour UTC peut contenir 59 secondes afin de prendre en compte l'éventualité, peu probable, d'une rotation terrestre plus rapide, mais cela ne s'est pas encore produit. Les durées irrégulières des jours impliquent que les jours juliens fractionnaires ne fonctionnent pas correctement avec l'UTC.
Depuis 1972, le temps universel coordonné (UTC) peut être calculé en soustrayant les secondes intercalaires cumulées du Temps atomique international (TAI), une échelle de temps de coordonnées qui suit le temps propre théorique sur la surface en rotation de la Terre (le géoïde ). Afin de maintenir une approximation précise de UT1 , l'UTC présente parfois des discontinuités , passant d'une fonction linéaire du TAI à une autre. Ces discontinuités se traduisent par des secondes intercalaires, induisant un jour UTC de durée irrégulière. Les discontinuités de l'UTC se produisent uniquement à la fin de juin ou de décembre. Cependant, il est possible qu'elles surviennent également à la fin de mars et de septembre, par défaut. Le Service international de la rotation terrestre et des systèmes de référence (IERS) suit et publie la différence entre l'UTC et le Temps universel, DUT1intervalle (−0,9 s, +0,9 s).
Comme pour le TAI, le temps universel coordonné (UTC) n'est connu avec la plus grande précision qu'a posteriori. 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 . Ces approximations sont désignées UTC( k ), où k est l'abréviation du laboratoire de temps. L'heure des événements peut être enregistrée provisoirement par rapport à l'une de ces approximations ; des corrections ultérieures peuvent être appliquées à l'aide des tables de différences publiées mensuellement par le Bureau international des poids et mesures (BIPM) entre le TAI/UTC canonique et le TAI( k )/UTC( k ), telles qu'estimées 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 située hors du géoïde ou en mouvement rapide ne restera pas synchronisée avec l'UTC. C'est pourquoi on utilise la télémétrie d'horloges dont la relation avec le géoïde est connue pour fournir l'UTC lorsque cela est nécessaire, notamment à bord des engins spatiaux.
Il est impossible de calculer l'intervalle de temps exact écoulé entre deux horodatages UTC sans consulter une table indiquant le nombre de secondes intercalaires survenues durant cet intervalle. Par conséquent, il est impossible de calculer la durée précise d'un intervalle de temps se terminant dans le futur et pouvant inclure un nombre inconnu de secondes intercalaires (par exemple, le nombre de secondes TAI entre « maintenant » et le 31 décembre 2099 à 23h59min59s). C'est pourquoi de nombreuses applications scientifiques nécessitant une mesure précise de longs intervalles (de plusieurs années) utilisent le TAI. Le TAI est également couramment utilisé par les systèmes ne prenant pas en compte les secondes intercalaires. L'heure GPS reste toujours en retard de 19 secondes sur l'heure TAI (aucun de ces systèmes n'est affecté par les secondes intercalaires introduites dans l'UTC).
Fuseaux horaires
Le fuseau horaire utilisant l'UTC est parfois noté UTC+00:00 ou par la lettre Z , en référence au fuseau horaire nautique équivalent (GMT), également désigné par la lettre Z depuis environ 1950. l'historique des fuseaux horaires ). Le mot correspondant à Z dans l'alphabet phonétique de l'OTAN étant « Zulu », l'UTC est parfois appelé « heure Zulu ». C'est notamment le cas 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 de vols inter-fuseaux horaires. Consultez la liste des fuseaux horaires militaires pour connaître les lettres utilisées en plus du Z dans les fuseaux horaires autres que Greenwich.
Sur les appareils électroniques qui ne permettent de configurer le fuseau horaire qu'à l'aide de cartes ou de noms de villes, l'UTC peut être sélectionné indirectement en sélectionnant des villes telles qu'Accra au Ghana ou Reykjavík en Islande , car elles sont toujours à l'heure UTC et n'utilisent pas actuellement l'heure d'été (contrairement à Greenwich et Londres , ce qui pourrait être une source d'erreur).
heure d'été
Histoire
En 1955, l' horloge atomique au césium fut inventée. Elle offrait une méthode de mesure du temps à la fois plus stable et plus pratique que les observations astronomiques. En 1956, le Bureau national des normes des États-Unis et l'Observatoire naval des États-Unis commencèrent à développer des échelles de temps à fréquence atomique ; dès 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' Observatoire naval des États-Unis, l'Observatoire royal de Greenwich et le Laboratoire national de physique du Royaume-Uni coordonnèrent leurs émissions radio afin que les intervalles de temps et les changements de fréquence soient synchronisés, et l'échelle de temps résultante fut appelée, de manière informelle, « Temps universel coordonné ».
Dans une décision controversée, la fréquence des signaux fut initialement réglée pour correspondre à celle du temps universel (UT), puis maintenue à cette même fréquence grâce à des horloges atomiques, tout en étant délibérément autorisée à s'en éloigner. Lorsque la divergence augmentait significativement, le signal était déphasé (incrémenté) de 20 ms pour le resynchroniser avec le temps universel. Vingt-neuf incréments de ce type furent utilisés avant 1960.
En 1958, des données ont été publiées établissant un lien entre la fréquence de la transition du césium , nouvellement déterminée, et la seconde d'éphéméride . La seconde d'éphéméride est une unité de temps qui, utilisée comme variable indépendante dans les lois du mouvement régissant le déplacement des planètes et des lunes du Système solaire , permet à ces lois de prédire avec précision les positions observées des corps célestes. Dans les limites de la précision observable, les secondes d'éphéméride ont une durée constante, tout comme les secondes atomiques. Cette publication a permis de choisir une valeur pour la durée de la seconde atomique compatible avec les lois du mouvement céleste.
La coordination des transmissions de temps et de fréquence dans le monde entier a commencé le 1er janvier 1960. Le UTC a été officiellement adopté pour la première fois en 1963 sous la forme de la recommandation CCIR 374, Émissions de signaux de fréquence et de temps standard , et « UTC » est devenu l'abréviation officielle du Temps universel coordonné en 1967.
En 1961, le Bureau international de l'heure a commencé à coordonner le processus UTC à l'échelle internationale (mais l'appellation Temps universel coordonné n'a été officiellement adoptée par l'Union astronomique internationale qu'en 1967). Dès lors, des incréments de temps ont été effectués tous les quelques mois, et la fréquence a été modifiée à la fin de chaque année. L'amplitude de ces incréments a été portée à 0,1 seconde. Ce temps UTC visait à permettre une approximation très précise du temps universel coordonné 2 (UT2).
En 1967, la seconde SI a été redéfinie en fonction de la fréquence fournie par une horloge atomique au césium. La durée de la seconde ainsi définie était pratiquement égale à celle de la seconde des éphémérides. Cette fréquence était provisoirement utilisée dans le TAI depuis 1958. On a rapidement jugé qu'il était imprudent d'avoir deux types de secondes de durées différentes, à savoir la seconde UTC et la seconde SI utilisée dans le TAI. Il a été jugé préférable que les signaux temporels maintiennent une fréquence constante, et que cette fréquence corresponde à celle de la seconde SI. Il serait donc nécessaire de s'appuyer uniquement sur des incréments de temps pour maintenir l'approximation du temps universel (UTC). Cette approche a été testée expérimentalement dans un service appelé « Temps atomique par paliers » (SAT), qui fonctionnait à la même fréquence que le TAI et utilisait des sauts de 0,2 seconde pour rester synchronisé avec UT2.
Le mécontentement était également lié aux sauts fréquents de l'UTC (et de l'heure de Sat). En 1968, Louis Essen , inventeur de l'horloge atomique au césium, et G. M. R. Winkler proposèrent indépendamment que les incréments soient d'une seconde seulement afin de simplifier les ajustements ultérieurs. Ce système fut finalement approuvé comme système de secondes intercalaires dans un nouvel UTC en 1970 et mis en œuvre en 1972, parallèlement à l'idée de maintenir la seconde UTC égale à la seconde TAI. La recommandation 460 du CCIR stipulait que : a) les fréquences porteuses et les intervalles de temps devaient être maintenus constants et correspondre à la définition de la seconde SI ; b) les ajustements par incréments, lorsqu'ils étaient nécessaires, devaient être exactement d'une seconde afin de maintenir une concordance approximative avec le Temps Universel (TU) ; et c) les signaux normalisés devaient contenir des informations sur la différence entre l'UTC et le TU.
À la fin de 1971, une étape intermédiaire a consisté en un dernier saut irrégulier de 0,107758 seconde TAI, portant la somme de tous les petits décalages temporels et de fréquence en UTC ou TAI entre 1958 et 1971 à exactement dix secondes. Ainsi, le La version actuelle du temps universel coordonné ( UTC) est définie par la Recommandation UIT-R TF.460-6, « Émissions de signaux de fréquence et de temps normalisés » [ et est basée sur le Temps atomique international (TAI), auquel sont ajoutées des secondes intercalaires 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 au besoin pour maintenir l'UTC à moins de 0,9 seconde de la variante UT1 du temps universel . Voir Nature a révélé que l'accélération de la fonte des glaces au Groenland et en Antarctique due au changement climatique a suffisamment ralenti la rotation de la Terre pour retarder le prochain ajustement négatif de la seconde intercalaire à l'UTC, repoussant ainsi les problèmes des systèmes informatiques.
Raisonnement
La vitesse de rotation de la Terre diminue très lentement en raison de la décélération due aux marées ; cela augmente la durée du jour solaire moyen . La durée de la seconde SI a été calibrée à partir de la seconde de temps des éphémérides et présente désormais une relation avec la durée du jour solaire moyen observée entre 1750 et 1892, analysée par Simon Newcomb . Par conséquent, la seconde SI est proche de …1/86400La durée moyenne d'un jour solaire au milieu du XIXe siècle était de 86 400 secondes SI aux siècles précédents, et de plus en plus longue aux siècles suivants. Vers la fin du XXe siècle, la durée moyenne du jour solaire (également appelée « durée du jour » ou « DL ») était d'environ 86 400,0013 s[ C'est pourquoi le temps universel (UT) est aujourd'hui plus lent que le temps instantané de l'Atlantique (TAI) d'environ 1,3 ms/jour(ou « DL excédentaire »)
L'excédent de la durée du jour (LOD) par rapport à la valeur nominale de 86 400 s s'accumule au fil du temps, désynchronisant le jour UTC, initialement synchronisé avec la période solaire moyenne, et le faisant avancer. Vers la fin du XXe siècle, avec une LOD supérieure de 1,3 ms à la valeur nominale, le temps UTC avançait de 1,3 ms par jour par rapport au temps universel (UTC), soit une seconde environ tous les 800 jours. Des secondes intercalaires ont donc été ajoutées à cet intervalle, retardant ainsi le temps UTC afin de maintenir sa synchronisation à long terme. La période de rotation réelle varie en fonction de facteurs imprévisibles tels que les mouvements tectoniques et doit être observée plutôt que calculée.
De même que 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 la durée moyenne du jour solaire s'allonge d'une seconde tous les 800 jours. Il faut environ 50 000 ans pour qu'un jour solaire moyen s'allonge d'une seconde (à un rythme de 2 ms par siècle). Ce rythme fluctue entre 1,7 et 2,3 ms/siècle. Si le rythme dû à la seule friction des marées est d'environ 2,3 ms/siècle, le soulèvement du Canada et de la Scandinavie de plusieurs mètres depuis la dernière période glaciaire l'a temporairement réduit à 1,7 ms/siècle au cours des 2 700 dernières années. La véritable raison des secondes intercalaires n'est donc pas la différence actuelle entre la durée réelle et la durée nominale du jour, mais plutôt l' accumulation de cette différence au fil du temps : vers la fin du XXe siècle, cette différence était d'environ …DUT1 ci-dessus, l'excédent de LOD par rapport à la valeur nominale de 86 400 s correspond à la pente descendante du graphique entre les segments verticaux. (Cette pente s'est atténuée dans les années 1980, 2000 et de la fin des années 2010 aux années 2020 en raison de légères accélérations de la rotation terrestre, raccourcissant temporairement la durée du jour.) La position verticale sur le graphique correspond à l'accumulation de cette différence au fil du temps, et les segments verticaux correspondent aux secondes intercalaires introduites pour compenser cette différence accumulée. Le moment d'insertion des secondes intercalaires est calculé pour que DUT1 reste dans la plage verticale représentée par le graphique adjacent. La fréquence des secondes intercalaires correspond donc à la pente des segments diagonaux du graphique, et par conséquent à l'excédent de LOD. Les périodes où la pente s'inverse (pente ascendante, et non segments verticaux) correspondent aux périodes où l'excédent de LOD est négatif, c'est-à-dire lorsque le LOD est inférieur à 86 400 s.
Avenir
En 2022, la Conférence générale des poids et mesures a adopté une résolution visant à redéfinir le temps universel coordonné (UTC) et à abolir les secondes intercalaires, tout en maintenant la seconde civile constante et égale à la seconde SI. Ainsi, les cadrans solaires se désynchroniseraient progressivement du temps civil. Les secondes intercalaires seront éliminées d'ici 2035. La résolution ne rompt pas le lien entre l'UTC et le temps universel coordonné (UT1), mais augmente la différence maximale admissible. Les modalités de cette différence maximale et de la mise en œuvre des corrections feront l'objet de discussions ultérieures. Il en résultera un décalage des mouvements du soleil par rapport au temps civil, la différence augmentant de façon quadratique avec le temps (c'est-à-dire proportionnelle au carré des siècles écoulés). Ce phénomène est analogue au décalage des saisons par rapport au calendrier annuel, dû au fait que l'année civile ne correspond pas exactement à la durée de l'année tropique . Il s'agirait d'une modification du système de mesure du temps civil, dont l'effet serait d'abord lent, puis deviendrait drastique sur plusieurs siècles. L'UTC (et l'UTI) seraient de plus en plus en avance sur l'UT. Cela coïnciderait avec l'heure moyenne locale le long d'un méridien dérivant de plus en plus rapidement vers l'est. Ainsi, le système horaire perdrait son lien fixe avec les coordonnées géographiques basées sur le méridien IERS . La différence entre UTC et UT atteindrait 0,5 heure après l'an 2600 et 6,5 heures vers l'an 4600.
Le Groupe d’étude 7 et le Groupe de travail 7A de l’UIT-R n’ont pas pu parvenir à un consensus sur l’opportunité de soumettre la proposition à l’Assemblée des radiocommunications de 2012 ; le président du Groupe d’étude 7 a choisi de soumettre la question à l’Assemblée des radiocommunications de 2012 (20 janvier 2012) , mais l’examen de la proposition a été reporté par l’UIT à la Conférence mondiale des radiocommunications de 2015 Cette conférence a, à son tour, examiné la question , mais aucune décision définitive n’a été prise ; elle a seulement choisi de poursuivre l’étude en vue d’un réexamen en 2023
Une alternative proposée à la seconde intercalaire est l’heure intercalaire ou la minute intercalaire, qui ne nécessite des changements qu’une fois tous les quelques siècles.
La Conférence mondiale des radiocommunications de l’UIT 2023 (CMR-23), qui s’est tenue à Dubaï (Émirats arabes unis) du 20 novembre au 15 décembre 2023, a officiellement reconnu la résolution 4 de la 27e CGPM (2022), qui décide que la valeur maximale de la différence (UT1
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