Au XIIIe siècle, l'heure se mécanise dans les villes avec la création d'horloges mécaniques. Elles apparaissent sur les façades des cathédrales en Europe. Leur mécanisme est simple mais ingénieux, c'est la chute d'une masse qui actionne le mécanisme et un régulateur qui contrôle cette chute à intervalles réguliers.

Plus on avance dans le temps plus cette horloge s'est perfectionnée, pour devenir de plus en plus petite. Elle fait ses premières apparitions dans les maisons au XIVe siècle pour devenir un véritable bijou au XVI siècle.

 

Alors qu'au XVIIe siècle, les horloges se contentent d'afficher les heures et les minutes. Il restait à faire défiler les secondes. Or celle ci n'avait qu'une existence théorique.

 

C'est en 1927 que l'on créé la première horloge à Quartz et en 1967, la première horloge atomique.

 

 

 

LES HORLOGES

 

Horloge mécanique

 

Le temps est mesuré par le mouvement discontinu de roues dentées dont l’énergie est fournie par la chute d’un poids. Le problème technique et théorique est de trouver comment stabiliser la vitesse des rouages alors que la chute du poids l’accélère .Un mécanisme régulateur est nécessaire, c’est l’échappement .Il consiste à bloquer le poids et donc la rotation des roues pendant un temps court et à intervalles réguliers à l’aide d’un balancier ou d’un pendule. On mesure donc un temps artificiel qui dépend de la correction des effets de la pesanteur. C’est un temps qui n’est pas continu comme l’écoulement de l’eau ou le mouvement apparent du soleil, c’est un temps divisible en unités successives .

 

Exemples :

 

l'horloge à Foliot

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L'horloge à pendule

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L'horloge à spiral réglant

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Jusqu'à la fin du XIX° siècle, c'est ce type d'horloge qui va rythmer nos journées. Puis en 1880, les frères Curie font une découverte qui va bouleverser l'évolution de l'horloge : certain cristaux comme le quartz se charge électriquement quand on les soumetà des pressions mécaniques et inversement. C'est la propriété appellée piézoélectricité. Elle va permettre en 1927 de créer la première horloge à quartz.

 

 

Horloge à quartz

 

Elle est au départ de la taille d'un meuble. Le prinsipe est d'appliquer une tension électrique sur une fine lamelle de quartz pour la faire osciller à la fréquence de 32768 fois par seconde (jusqu'alors les oscillateur mécanique  qu'à une fréquence de 5 Hz, soit 5 fois par seconde) et plus le fréquence est élevée, plus la période est petite et plus la mesure est exacte. Un circuit diviseur de fréquence permet d'obtenir une impulsion par seconde (1Hz). Les impulsions sont ensuite transmises soit à un système mécanique permettant de faire tourner les aiguilles, soit à un système électronique permettent d'afficher l'heure.

 

 

Horloge atomique

 

L'horloge atomique à jet de cesium a été crée dans les années 1950 par Jerrold Zacharias, professeur au Massachussetts Institute of Technology. Elle règle le temps mondial avec une régularité de quelques microseconde par jour.

 

La seconde n'est plus un soixantième de minute mais correspond à la fréquence de transition d'un atome de césium 133 pour passer d'un état d'excitation à un autre, soit 9 192 631 770 battements de l'atome. 

 

En 1967, la définition de la seconde atomique se substitue à celle de la seconde astronomique liée à la révolution de la terre autour du soleil et vaut 9 192 631 770 périodes de l'onde électromagnétique, qui permet de faire changer l'état d'énergie de l'atome de césium 133.

 

L'utilité des horloges atomiques dépasse les besoins des savants. Les satellites du système de localisation GPS ne peuvent se passer d'horloge atomique embarquée, au risque de causer la perte des avions, navires ou sondes spatiales. Une erreur d'un millionième de seconde peut engendrer une erreur de 300 mètres. Tout ce qui fonctionne en réseau nécessite une synchronisation minitieuse : smartphones, ordinateurs, Internet....doivent se caler sur des fréquences stables.

Autrement dit, l'horloge atomique est devenu indispensable.