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Un Canada à l'heure

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Imaginez ce que serait la vie si personne n'avait la même heure. Comment prendrait-on rendez-vous, dirigerait-on une entreprise, saurait-on quand commence l'école? Sans étalon du temps, la société ne pourrait fonctionner – la confusion règnerait!

Le Conseil national de recherches est le gardien officiel du temps pour le Canada. Depuis les années 1950, il utilise des horloges atomiques pour aider le pays à garder l'heure juste et à vivre en synchronisme avec le reste du monde. Maintenir des étalons du temps est une tâche essentielle si l'on veut que l'économie mondiale, la navigation et les communications tournent rondement.

L'horloge atomique

Le CNRC est entré dans l'ère atomique de la mesure du temps vers la fin des années 1950 en achevant une des premières horloges atomiques au monde. En 1975, il mettait au point la première horloge au césium, capable de fonctionner sans interruption et ne nécessitant aucun réglage avec une horloge externe. À l'époque, elle était l'horloge la plus précise et la plus stable de la planète.

Le CNRC utilise des horloges atomiques pour donner l'heure juste aux Canadiens. En voici un ancien modèle.

Le CNRC utilise des horloges atomiques pour donner l'heure juste aux Canadiens. En voici un ancien modèle.

Ces horloges atomiques marquent le passage du temps d'après la rotation magnétique des atomes de césium. Ces derniers tournent 9 192 631 770 fois par seconde au lieu d'une fois par minute, comme l'aiguille la plus rapide de la majorité des mécanismes d'horlogerie. On apprécie l'horloge au césium pour son incroyable précision – une seconde de retard en un million d'années! Le temps atomique est encore plus précis que la rotation de la terre, employée pour établir le temps astronomique. À l'occasion, les scientifiques doivent donc lui ajouter une « seconde bissextile » pour compenser la lenteur avec laquelle la Terre tourne.

Quelle utilité?

L'exactitude et la stabilité des horloges atomiques importent, car bon nombre de systèmes de communications et de navigation dépendent d'une mesure précise du temps. Avions et navires, par exemple, comptent sur le système de positionnement global (GPS) qui utilise le signal horaire des horloges atomiques à bord des satellites orbitant la Terre.

Avec sa complexité grandissante, la science requiert un degré de précision que le commun des mortels jugera peut-être excessive. Cependant sans une telle exactitude, on ne pourrait obtenir les mesures précises nécessaires dans divers domaines comme la radioastronomie, la physique, la spectroscopie, la quantification des longueurs et de la tension, la fabrication de composants électroniques et ainsi de suite.

Les stations de radio et de télévision doivent coordonner leurs horaires en fonction de l'heure normale pour que leur public ne rate pas ses émissions favorites. Les systèmes de télécommunications reposent sur un chronométrage précis pour actionner les commutateurs qui achemineront les signaux sur des réseaux tel l'Internet.

Même si l'on n'y pense guère, les horloges atomiques occupent une place très importante dans maints aspects de la vie courante. La société serait beaucoup moins efficace si on ne mesurait pas le temps avec précision.

Le césium : un élément indispensable

Présent dans la nature et non radioactif, le césium est prisé pour son rôle dans la mesure du temps en raison de son atome, dont la structure interne se caractérise par une stabilité exceptionnelle. L'horloge atomique type n'utilise qu'un gramme de césium par an!

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Des pendules internationales bien réglées

Le Canada est un chef de file dans la régulation des étalons internationaux du temps depuis la conception de sa première horloge atomique, à la fin des années 1950. Les horloges atomiques du CNRC sont utilisées de concert avec celles des laboratoires spécialisés du monde entier pour produire une échelle de temps internationalement reconnue baptisée Temps Universel Coordonné (TUC).

Le TUC a remplacé le temps universel en 1972 pour devenir le fondement du temps officiel dans chaque pays. Les fuseaux horaires qui divisent la planète sont désormais exprimés en écart positif ou négatif par rapport au TUC. Ainsi, l'Heure normale de l'Est correspond au TUC moins cinq heures. On l'écrit donc TUC-5.

Les horloges du monde entier doivent être bien réglées pour que les économies, les systèmes de communications et ceux de navigation fonctionnent correctement. En aviation, le TUC évite la confusion qu'engendrerait le trop fréquent changement de fuseau horaire.

L'avenir des horloges atomiques

Difficile de croire qu'on pourrait accroître la précision des horloges atomiques davantage. C'est pourtant ce que tentent de faire les chercheurs du CNRC. Les horloges à faisceau atomique de césium ont atteint leur performance maximale. Les scientifiques se sont donc attelés à la création des horloges de la prochaine génération : celles à fontaine de césium.

Louis Marmet et l'horloge à fontaine de césium, futur étalon du temps du CNRC.

Louis Marmet et l'horloge à fontaine de césium, futur étalon du temps du CNRC.

Les technologies laser de pointe joueront un rôle primordial dans les nouvelles horloges, qui repousseront encore plus les limites de la précision. En effet, les horloges à fontaine de césium pourraient éventuellement mesurer le temps cent fois mieux que les horloges atomiques actuelles! D'autres atomes laissent entrevoir la possibilité de marquer encore mieux le passage du temps. Face à ces progrès, l'enjeu consiste à concevoir un système qui fonctionnera des décennies entières avec une précision accrue.

En créant, utilisant et coordonnant les horloges atomiques partout dans le monde, les organismes comme le CNRC suivent le temps avec une exactitude jamais atteinte – ce qui nous laisse encore moins d'excuses pour arriver en retard!