Le Temps Universel Coordonné (UTC) est l’échelle de temps de référence mondiale calculée par le Bureau international des poids et mesures (BIPM) l’organisation internationale traitant des questions liées à la science de la mesure et aux normes de mesure.
L’UTC est basé sur environ 450 horloges atomiques, qui sont maintenues dans 85 laboratoires de temps nationaux à travers le monde.
Les horloges fournissent des données de mesure régulières au BIPM, ainsi que les approximations locales en temps réel de l’UTC, appelées UTC(k), à usage national (voir figure).
L’unité d’échelle, la seconde, et l’échelle de temps de référence UTC sont définies et réalisées sous l’autorité de la Conférence générale des poids et mesures ( CGPM ), où sont représentés 64 États membres et 36 États et économies associés.
Le Service international de la rotation terrestre et des systèmes de référence (IERS) détermine et publie la différence entre UTC et l’angle de rotation terrestre indiqué par UT1. Chaque fois que cette différence approche 0,9 seconde, une nouvelle seconde intercalaire est annoncée et appliquée dans tous les laboratoires de temps.
L’UTC et la différence UT1‑UTC sont transmises par plusieurs services de temps et de fréquence réglementés par le Secteur des radiocommunications de l’UIT ( UIT– R — l’un des trois Secteurs de l’Union internationale des télécommunications).
Comment le BIPM obtient l’UTC ?
Le BIPM calcule d’abord une moyenne pondérée de toutes les horloges atomiques désignées pour obtenir le temps atomique international (TAI). L’algorithme de calcul du TAI est complexe, impliquant une estimation, une prédiction et une validation pour chaque type d’horloge.
De même, les mesures de comparaison d’horloges à distance s’appuient soit sur les systèmes mondiaux de navigation par satellite (GNSS), soit sur d’autres techniques, telles que le transfert bidirectionnel de temps et de fréquence par satellite, soit via des fibres optiques. Tout cela doit être traité pour compenser le retard dû, par exemple, à l’ionosphère, au champ gravitationnel ou au mouvement des satellites.
En fin de compte, UTC est obtenu à partir de TAI en ajoutant ou en supprimant une seconde intercalaire si nécessaire et en maintenant le même tic-tac de la seconde atomique.
Alignement de l’UTC sur la rotation irrégulière de la Terre
Dans les années 1970, au début de l’ère de l’horloge atomique, il a été convenu que l’UTC devait être aligné sur la rotation irrégulière de la Terre, car l’UTC permettait une estimation de l’angle de rotation de la Terre UT1 avec une tolérance de 0,9 seconde. Cela était largement nécessaire pour les systèmes de navigation basés sur des observations célestes. Au départ, l’UTC était corrigé par très petits pas de temps et de fréquence. À partir de 1972, des secondes intercalaires entières ont été utilisées (voir figure).
Cette figure montre le décalage de UTC et UT1 par rapport au temps atomique international (TAI) depuis le début du temps atomique. TAI et UTC ont été mis en accord avec UT1 en 1958.
Entreprises technologiques utilisant des alternatives à la seconde intercalaire
L’application de la seconde intercalaire suit la séquence de deuxième étiquetage comme indiqué ci-dessous. Une seconde intercalaire insérée est étiquetée 23:59:60 – une heure d’horloge imprévue dans la plupart des systèmes numériques modernes.
Cet écart a provoqué la prolifération de méthodes ad hoc qui sont de plus en plus utilisées comme alternatives à la seconde intercalaire.
Google, par exemple, “étale” la seconde supplémentaire sur les 24 heures précédentes, Facebook sur les 18 heures suivantes, Microsoft sur les deux dernières secondes et Alibaba sur un intervalle de 24 heures centré sur la seconde intercalaire.
Risques associés aux secondes intercalaires
Du point de vue de la gestion de systèmes complexes, l’application de la seconde intercalaire sur toutes les horloges satellites au même instant est un risque. C’est pourquoi la plupart des systèmes mondiaux de navigation par satellite (à l’exception de GLONASS) ont choisi de synchroniser leurs horloges et leur échelle de temps avec UTC dès le départ, sans ajouter de seconde intercalaire.
Aujourd’hui, par conséquent, l’heure GPS est en avance sur l’UTC de 18 secondes. Il en va de même pour l’heure Galileo, alors que l’heure BeiDou est en avance de quatre secondes (voir figure).
Cette situation sème la confusion chez les utilisateurs le jour où une seconde intercalaire est appliquée. Elle suscite également des inquiétudes quant au risque d’anomalies qui pourraient nuire à la fiabilité des infrastructures nationales critiques.
Garder UTC en alignement avec la rotation de la Terre
La 27e réunion de la Conférence générale des poids et mesures, tenue en novembre 2022, a décidé de maintenir le processus existant pour maintenir l’alignement de l’UTC sur la rotation de la Terre. La décision, cependant, envisage une limite de tolérance supérieure à neuf dixièmes de seconde – avec des ajustements proportionnellement plus importants mais moins fréquemment nécessaires – pour garantir la continuité de l’UTC pendant au moins les 100 prochaines années.
Le BIPM travaille actuellement avec l’UIT–R et d’autres organisations sur un nouveau processus, qui devrait entrer en vigueur en 2035. Celui-ci inclurait une nouvelle valeur de tolérance identifiée pour le décalage UT1‑UTC, afin de s’assurer que l’UTC reste efficient et efficace pour desservir les réseaux actuels et futures applications de chronométrage.
Source : Magazine Nouvelles de l’UIT
