Tony Jones

N'importe quelle horloge peut être décomposée en deux parties: un oscillateur et un compteur. L'oscillateur - ou étalon de fréquence - est la partie qui fournit une vibration répétitive et périodique. Cela peut être un pendule oscillant, un balancier d'horloge, un cristal oscillant, les variations de 220 volts alternatif, ou les vibrations des électrons dans les atomes. Cela peut aussi être la rotation de la Terre ou les révolutions des planètes. Quelle qu'en soit la nature, et qu'il soit rapide ou lent, l'oscillateur fournit le phénomène rythmique et régulier qui entraîne l'horloge.
Toutefois l'oscillateur seul n'est pas un horloge, car il ne donne par l'heure. Le métronome d'un musicien, par exemple, fournit une battue régulière mais ne compte pas les temps. C'est un oscillateur, pas une horloge. Pour promouvoir un oscillateur au statut d'horloge, un faut un mécanisme - un compteur - qui tienne le compte des cycles et en affiche la valeur courante. Le compteur permet de savoir combien de cycles sont écoulés, et ce dispositif constitue ce qui différencie un étalon de fréquence d'une véritable horloge. Dans une horloge ancienne, munie d'un mouvement d'horlogerie, l'oscillateur est un ressort remonté qui se balance de long en large. Le compteur est le mécanisme d'échappement qui marque les cycles et déplace les aiguilles pour donner l'heure. Dans une montre numérique, l'oscillateur est un cristal qui vibre et les compteur un circuit électronique qui présente l'heure de façon numérique.

Des vents soufflant contre des montagnes sont tout à fait capables de changer la rotation terrestre d'une quantité mesurable. On observe sur la figure 42 des fluctuations sur une échelle de 30 à 60 jours, qui sont, elles aussi, fort bien expliquées par l'influence du vent. Aujourd'hui, on peut mesurer le moment cinétique de l'atmosphère: ces mesures s'accordent bien avec les variations saisonnières observées.
Il est probable que les courants océaniques jouent aussi un rôle, moins important car ils varient dans une moindre mesure et beaucoup moins vite que les "courants d'air". En 1983, un événement intéressant s'est produit: la durée du jour augmenta assez brutalement d'une milliseconde durant plusieurs semaines. Cela coincidait avec le phénomène dit El Niño, au cours duquel les courants océaniques du Pacifique oriental changent de sens, en même temps que des situations inhabituelles de pression atmosphériques sont observées.

Le césium a des propriétés étonnantes. C'est un métal argenté, si mou qu'on le coupe comme du beurre. Quand on le plonge dans l'eau, il crépite violemment et se fragmente. Il fond à 28 degrès seulement; si l'on pouvait le tenir dans la main, il y fondrait en un liquide doré et filerait entre les doigts. Attention, un telle expérience est vivement déconseillée à cause de sa grande réactivité avec l'humidité présente à la surface de la peau! Parmi tous les atomes stables, celui du césium a le plus grand diamètre. Bien que ce soit un atome relativement lourd - son noyau comporte 133 protons et neutrons - il et deux fois et demi plus massif que le fer et 30 pour cent moins dense que l'aluminium.

Le principe des oscillateurs à quartz n'est pas plus compliqué que celui d'une cloche. Quand on la heure, un cloche sonne avec une note de musique bien précise. Cette note dépend de la forme et de la taille de la cloche, ainsi que du matériau que la compose. Les oscillateurs à quartz comportent un cristal de quartz vibrant qui fournit une note de musique de très haute fréquence - en général inaudible car elle se situe dans le domaine des ultrasons. La fréquence de cette note dépend de la forme et de la taille de la fine tranche de cristal de quartz utilisée, et elle est extrêmement stable.

Durant presque toute la période préhistorique, et jusqu'aux dernières décennies du XXe siècle, la mesure du temps s'est fondée sur le mouvement apparent du Soleil dans le ciel. Apparent seulement, car c'est bien la rotation de la Terre autour de son axe qui fait que le Soleil balaie le ciel en 24 heures, et non le mouvement du Soleil lui-même.

L'une des prédictions la plus surprenante de la relativité est la dilatation des durées. Un observateur qui compare l'écoulement du temps sur deux horloges, l'une fixe, l'autre en mouvement par rapport à lui, constate que cette dernière semble battre plus lentement.