Comptage du temps

 Les calendriers sont des systèmes permettant de mesurer le temps à partir de données astronomiques, pour des périodes de temps supérieures à la durée de la journée. La mesure du temps pour les périodes inférieures se faisant à l’aide d’instruments dont l’horloge est un exemple. Néanmoins, l’homme a toujours cherché à accorder ces deux mesures avec un écart le plus petit possible entre journée obtenue par fractionnement de la période longue d’une part et la journée obtenue par la multiplication de la période la plus courte, d’autre part. Cette recherche perfectionniste a conduit à introduire la seconde intercalaire dont l’opportunité d’ajout ou de retrait est examinée tous les 6 mois (La dernière a été insérée le premier janvier 2017).

Les calendriers se basent généralement sur la rotation de la Terre autour du Soleil. Une des raisons des différences qui existent entre les calendriers en usage depuis l‘Antiquité, réside dans l'incompatibilité de leurs unités respectives. Effectivement, l'année ne comprend pas un nombre entier de jours. Elle dure en moyenne 365,242190 jours. En occident, le premier calendrier romain, fut utilisé à partir du VII^ème siècle av. J.-C.

On notera également l'existence de calendriers (certains sont encore en usage) dont la cyclicité n’est pas basée sur la marche du Soleil, mais sur celle de la Lune, d’autres sont lunisolaire comme le calendrier musulman, d’autre sont basés sur des conjonctions plus exotiques encore, introduisant des cycles selon les positions de certaines planètes. Par exemple le calendrier Maya, qui a beaucoup fait parler de lui, tenait compte des cycles de la Lune et de Vénus.

La plupart de ces calendriers sont des références religieuses du temps, mais tous les peuples ont eu, se superposant plus ou moins avec le calendrier religieux, un calendrier agraire basé sur le cycle solaire, mais chacun arrangeant à sa manière le calage lié à la journée fractionnaire. Par exemple le calendrier religieux que les mayas ont tenté vainement de synchroniser avec leur calendrier solaire les a conduit à créer un troisième calendrier « Le compte long » qui a fait beaucoup parler de lui il y a quelques années et dont la première correspondance depuis leur estimation du premier jour de l’Univers entre une fin de cycle de leurs deux autres calendriers (agraire et religieux) tombait le  21 décembre 2012.
Pour les mayas il ne s’agissait pas du tout d’une prédiction, même mystique, de la fin du monde mais de la fin d’un cycle et du début du suivant d’une longue suite de leur deux calendriers asynchrones jusqu’à une nouvelle lointaine synchronisation. Ce ne sont que des mystiques incultes des pays supposés développés qui ont imaginés cette histoire de fin du monde.

En occident, le premier calendrier romain, fut utilisé à partir du VII^ème siècle av. J.-C. Il commençait en mars, comptait 304 jours et séparait une année en 10 mois (janvier et février furent ajoutés plus tard). On a dû aussi intercaler un autre mois, environ un an sur deux, car les mois ne faisaient que 29 ou 30 jours. Des traces de cette époque subsistent dans l’appellation des mois, ainsi, malgré les rajouts ultérieurs, certains ont gardé un nom correspondant à leur position initiale, par exemple octobre (le huitième) novembre (le neuvième) et décembre (le dixième). En 46 av. J.-C, Jules César décide d'établir un nouveau calendrier sur les conseils de l'astronome grec Sosigène. Connu sous le nom de calendrier julien, il fixe la durée d'une année normale à 365 jours et celle d'une année bissextile de 366 jours chaque 4 ans, avec le début de l'année au 1^er janvier (au lieu du 1^er mars). La durée moyenne de l'année julienne (365,25 jours) est une approximation médiocre de celle de l'année tropique (solaire).

Il en résulte que les dates se décalent d'environ 3 jours tous les 400 ans, soit un mois tous les 4.000 ans. Le calendrier julien a été en usage dans la plupart des nations d'Europe jusqu'au XVI^ème siècle, il est encore utilisé de nos jours pour déterminer les fêtes religieuses orthodoxes. Effectivement, Noël ou Pâques, dans les pays ou le culte orthodoxe prédomine, n'ont pas lieu en même temps que dans les pays sous influence catholique ou protestante. En 1582, le pape Grégoire XIII institua un nouveau calendrier, dit grégorien afin de rectifier le calendrier julien qui faisait durer l'année 11 minutes et 14 secondes de plus que l'année solaire. Il commença par décaler le début du printemps au 21 mars, en ordonnant que le lendemain du jeudi 4 octobre 1582 serait le vendredi 15 octobre (rattrapant ainsi un retard de plusieurs siècles). Généralisé progressivement jusqu'au début du XX^ème siècle dans tous les pays, ce calendrier est aujourd’hui en usage dans le monde entier. Il fut conçu pour suivre au mieux le cycle des saisons, autrement dénommé année tropique, c'est à dire l'intervalle de temps séparant deux équinoxes de printemps consécutives. L’année tropique dure 365j, 5h, 48mn, et 46,02s. Comme ce chiffre n'est pas un compte rond de jours, on lui ajoute un jour (le 29 février) les années bissextiles. Une année est dite bissextile si elle est divisible par quatre et pas par 100 (excepté par 400). Si une année calendaire durait exactement 365 jours, elle serait tous les ans trop courte de 0,2422 jour. Sur un siècle cela ferait un décalage d'environ 24 jours, ramenant le début du printemps dans l'hémisphère nord au 13 avril au lieu du 21 mars !

En astronomie, une année julienne est une unité de temps définie comme exactement égale à 365,25 jours, ou 31.557.600 secondes. Cette unité de temps ne fait pas partie du système international d'unités dans lequel la seconde est la seule unité de temps reconnue, mais son usage est pourtant répandu. Les années juliennes sont principalement utilisées dans les éphémérides lorsqu'il serait incommode d'exprimer une durée en jours (par exemple, il est plus simple de dire que la période orbitale de Pluton est de 248 années juliennes et 8 jours, plutôt que de dire 90.590 jours). L’année julienne est donc une unité de temps intuitivement compréhensible. Sa valeur qui est proche de la période de révolution terrestre peut être convertie en jours assez simplement. C’est elle qui sert également dans la définition de l'année-lumière.

Le temps solaire utilisé dans la vie courante est mesuré en jours solaires, qui séparent deux passages consécutifs du Soleil au même méridien. Dans un jour solaire vrai, il est 0h, lorsque le Soleil traverse le méridien du point d’observation. Seulement, l’angle horaire du Soleil ne varie pas uniformément car l’orbite terrestre est parcourue à une vitesse variant entre un maximum atteint en hiver, et un minimum atteint en été (schéma ci-contre). Pour que le Soleil réapparaisse, d’un jour à l’autre, exactement au méridien d’observation, la Terre devra tourner un peu plus en hiver et un peu moins en été. De plus, le plan de l’écliptique n’est pas perpendiculaire à l’axe de rotation de la Terre mais incliné, cela induit une variation du jour solaire vrai.

Afin d’obtenir une unité constante, on a défini un jour solaire moyen, égal à la durée moyenne de tous les jours solaires vrais de l’année. Le jour solaire moyen est la durée qui sépare deux passages consécutifs au méridien d’un Soleil moyen (fictif), qui se déplacerait à vitesse constante sur l’équateur céleste et non sur l’écliptique. La différence entre le temps vrai, donné par les cadrans solaires et le temps moyen, varie selon les époques de l’année.

Cet écart s’annule le 16 avril, le 15 juin, le 2 septembre et le 25 décembre, (voir graphique ci-dessus). Il a son maximum de 14mn 24s le 11 février. Quand il est midi «vrai» ce jour-là, les horloges réglées sur le temps moyen marquent 12h 14mn 24s. Elle a un minimum de -16mn 22s le 4 novembre. La valeur dont il faut corriger le temps vrai pour obtenir le temps moyen s’appelle équation du temps, elle représente la différence entre le temps solaire moyen (TM) et le temps solaire vrai (TV). Le temps sidéral, mesuré en jours sidéraux, sépare deux passages consécutifs d’une même étoile au même méridien. Il est important pour l’observation pratique, car il correspond à l’intervalle de temps écoulé depuis le dernier passage du point vernal au méridien du lieu d’observation. Comme pour le temps solaire, suivant la prise en compte de phénomènes comme le mouvement de précession ou la nutation, l’équateur et l’écliptique sont dits moyens  ou  vrais . On peut ainsi définir un temps sidéral vrai et un temps sidéral moyen.  Une année sidérale est le temps écoulé entre deux passages du Soleil en un point donné du ciel. Elle a une durée de 365 jours, 6h, 9mn et 9,77s. Le mois sidéral est invariable quand il est mesuré en unité de jour sidéral, par contre, mesuré en unité de jour solaire, sa longueur varie selon le mois, pouvant aller de 27,03 à 27,61 jours. Un jour sidéral est la durée d’une rotation complète de la Terre par rapport au point vernal : 23h, 56mn et 4,09s. Le temps sidéral est donc différent d’un lieu d’observation à un autre (au niveau des longitudes). Le temps universel (UT) est une échelle de temps basée sur le jour solaire, définie d'une manière aussi uniforme que possible. La norme UT a remplacé GMT en 1926. Le temps universel est basé sur les 24 heures du jour, les heures de l'après-midi, par exemple, 4h00 p.m., s'expriment donc comme étant 16h00 UTC. L'heure zéro du UTC correspond à minuit à Greenwich en Angleterre. Le méridien de Greenwich étant le point de longitude zéro .