Seconde intercalaire

Capture d'écran de l'horloge UTC de time.gov pendant la seconde intercalaire du à 23:59:60.

Une seconde intercalaire, également appelée saut de seconde ou seconde additionnelle, est un ajustement d'une seconde du Temps universel coordonné (UTC). Et ce, afin qu'il reste assez proche du Temps universel (UT) défini quant à lui par l'orientation de la Terre par rapport aux étoiles.

Afin de maintenir l'UTC, conformément à sa définition, à moins de 0,9 seconde du temps universel (UT1), il convient parfois d'ajouter ou de retrancher une seconde intercalaire.

Ce système a été introduit en 1972 et permet de tenir compte simplement du ralentissement de la rotation de la Terre.

En effet, si le Temps universel coordonné est extrêmement stable, établi par un ensemble d'horloges atomiques, la durée d'un jour solaire, liée à la rotation de la Terre, l'est beaucoup moins. De nombreux facteurs plus ou moins périodiques influencent cette rotation. Le facteur dominant à long terme est le ralentissement de la rotation terrestre dû à la dissipation d'énergie dans les phénomènes des marées. D'une façon générale, la date de la prochaine seconde intercalaire n'est pas prévisible avec exactitude.

Principe

Les secondes intercalaires sont des secondes ajoutées (ou éventuellement retranchées) au temps universel coordonné (UTC) pour l'adapter aux variations de la vitesse de rotation de la Terre[1].

Les secondes intercalaires sont ajoutées ou retranchées à la fin de la dernière minute du dernier jour du mois précédant le 1er juillet ou le 1er janvier. De plus, si le ralentissement ou l'accélération de la rotation de Terre devait s'accroître de sorte que l'écart maximum de 0,9 s ne puisse plus être assuré dans la même période de 6 mois, il serait possible d'insérer ou de retrancher une seconde intercalaire supplémentaire avant un 1er avril ou un 1er octobre. Entre sa mise en place en 1972 et le , 25 secondes intercalaires ont été ajoutées[2]. Une seconde a aussi été ajoutée le [1].

Au jour prévu, la seconde suivant 23:59:59 UTC est comptée 23:59:60 UTC qui elle-même sera suivie de 00:00:00 en date du lendemain. Dans un tel cas, la journée du 30 juin ou du 31 décembre aurait une durée de 86401 secondes au lieu des 86400 habituelles.

Si la rotation de la Terre s'accélérait, il serait également possible d'enlever une seconde en passant de 23:59:58 à 00:00:00 sans qu'il y ait un 23:59:59 ce jour-là. Dans un tel cas, la journée du 30 juin ou du 31 décembre aurait une durée de 86399 secondes au lieu des 86400 habituelles. Ce cas ne s'est encore jamais produit et il est très peu probable qu'il se produise compte tenu du ralentissement à long terme de la rotation de la Terre.

En pratique, depuis l'origine, les secondes intercalaires ont été ajoutées quand la différence entre UTC et UT1 approchait 0,6 s et même moins.

C'est le Bureau Central du Service international de la rotation terrestre et des systèmes de référence situé à l'Observatoire de Paris qui décide de l'introduction des secondes intercalaires et les annonce à l'avance par un bulletin d'information, le Bulletin C, publié tous les 6 mois[3],[4].

Historique

Secondes intercalaires
Année 30 juin
23:59:60
31 déc.
23:59:60
1995 0 +1
1996 0 0
1997 +1 0
1998 0 +1
1999 0 0
2000 0 0
2001 0 0
2002 0 0
2003 0 0
2004 0 0
2005 0 +1
2006 0 0
2007 0 0
2008 0 +1
2009 0 0
2010 0 0
2011 0 0
2012 +1[5] 0
2013 0 0
2014 0 0[6]
2015 +1[7] 0[8]
2016 0[9] +1[10]
2017 0[11] 0[12]
Secondes intercalaires
Année 30 juin
23:59:60
31 déc.
23:59:60
1972 +1 +1
1973 0 +1
1974 0 +1
1975 0 +1
1976 0 +1
1977 0 +1
1978 0 +1
1979 0 +1
1980 0 0
1981 +1 0
1982 +1 0
1983 +1 0
1984 0 0
1985 +1 0
1986 0 0
1987 0 +1
1988 0 0
1989 0 +1
1990 0 +1
1991 0 0
1992 +1 0
1993 +1 0
1994 +1 0

Le temps universel (UT1) et le Temps atomique international (TAI) ont été définis comme égaux en 1958. Lors de la mise en place d’UTC en 1972, UT1 s’était décalé d’environ 10 secondes par rapport au TAI. On choisit donc un décalage initial de 10 secondes entre UTC et TAI .

Le plus long intervalle de temps sans modification a été observé entre la seconde intercalaire du et celle du . Le décalage entre TAI et UTC est donné par la dernière édition en date du bulletin C [13] (au 1er janvier 2017 et au moins jusqu'au , il est de 37 secondes).

Note importante : le tableau ci-contre donne la date et l'heure d'ajout de la seconde intercalaire en temps UTC. Pour la France, la Belgique, et la Suisse, il faut rajouter une heure en hiver et deux heures en été. Cette seconde intercalaire fut rajoutée entre 0:59:59 et 1:00:00 le . Pour le Québec, il faut retrancher 5h en hiver et 4h en été.

UTC

UTC est défini par la recommandation 460-6 de l'UIT-R depuis 1986 pour l'usage calendaire civil. Il diffère du Temps atomique international (TAI) défini par le Bureau international des poids et mesures d'un nombre entier de secondes. Le Temps atomique international établit une échelle régulière isochrone à usage scientifique. Elle est établie à partir d'un ensemble de plus de 300 horloges atomiques disséminées sur le globe ; elle est totalement dissociée de la rotation terrestre. L'instabilité de TAI est plusieurs millions de fois plus faible que celle de UT1 liée à la Terre. C'est pourquoi UTC est aligné par rapport à TAI depuis 1972, plutôt qu'à UT1 comme c'était le cas depuis 1961.

L'IERS publie également dans son bulletin D, la différence DUT1 = UT1 - UTC avec une précision de 0,1 seconde à destination des utilisateurs ayant des besoins d'accéder à UT1 à mieux que 0,9 seconde près. Cette correction permet notamment d'améliorer la précision en longitude des systèmes de géolocalisation et de navigation terrestre. La valeur courante de cet écart est accessible depuis la dernière version du bulletin D (+0,3 s depuis le ) [14],[15].

Les problèmes d'implémentation

Le « cas » POSIX

Une des raisons de l'absence de consensus sur la façon correcte de traiter les secondes intercalaires dans les systèmes d'information est que le cadre normatif POSIX (dont le strict respect est une condition sine qua non pour nombre de systèmes) est inconsistant quand il s'agit d'UTC[16] : POSIX exige à la fois des jours durant 86400 s et 86400 s seulement et des dates représentant UTC. Il est donc a priori impossible pour un programme en C de représenter correctement UTC (donc le temps légal) et d'être simultanément compatible avec POSIX. Il est néanmoins possible de mettre en œuvre des solutions de contournement[17],[18]

Les domaines d'activité touchés

Les systèmes d'information sont de loin les plus touchés : l'insertion de la seconde intercalaire peut provoquer, selon la façon dont elle est implémentée, des discontinuités ou des ambiguïtés dans l'échelle de temps système qui peuvent conduire à des dysfonctionnements sévères.

Les systèmes de positionnement par satellites sont marginalement affectés, tous utilisent comme temps système des échelles de temps continues comme GPS time. C'est plus dans les systèmes en aval, qui utilisent les SPS que les problèmes sont susceptibles d'apparaître : dans quelques années viendront s'ajouter aux systèmes existants (GPS, Glonass) les systèmes Galileo (Europe), GAGAN/IRNSS (Inde), Beidou (Chine), (en)/QZSS (Japon). Ces constellations de satellites, en plus de permettre le positionnement, diffusent le temps et permettent de caler les récepteurs sur une échelle de temps, par exemple UTC. Il est donc important que tous ces systèmes transmettent la même échelle de temps, pour permettre leur interopérabilité et, par ailleurs, la continuité de cette échelle commune est importante.

S'il est techniquement plus simple de se passer purement et simplement des secondes intercalaires, leur suppression pose néanmoins des problèmes dont la résolution a un coût. Mais ils pèsent peu dans la balance face à tous les systèmes qui n'ont pas de garantie de traiter les secondes intercalaires correctement et qui fonctionneraient mieux sans.

Incidents et pannes affectant les systèmes d'information lors des secondes intercalaires

Les périodes d'insertion des secondes intercalaires créent des conditions propices au « réveil » de bugs passés inaperçus dans des conditions normales[19],[20]. Diverses solutions de contournement du problème posé aux systèmes d'information par la discontinuité de leur échelle de temps système sont possibles. Celle appliquée par Google consiste à « étaler » l'insertion de la seconde intercalaire sur la journée précédant l'événement : pour ce faire, les serveurs google distribuant l'heure via le protocole NTP, distribuent une heure décalée progressivement de quelques millisecondes supplémentaires pour retrouver finalement une heure système en phase avec UTC après l'insertion de la seconde intercalaire. .

Avenir des secondes intercalaires

Depuis 1999, se tient un débat suggérant d'abandonner les secondes intercalaires dans leur forme actuelle. La question de fond qui se pose est de décider si le temps doit conserver son ancrage astronomique, lié à la rotation de la Terre ou si l'on doit abandonner cet ancrage pour un temps continu mais purement artificiel. La réponse relève plus de considérations historiques, sociales, politiques voire philosophiques que purement techniques.

La résolution des problèmes techniques (principalement la discontinuité des échelles de temps des systèmes d'information) relèvent pour leur part essentiellement de la mise en œuvre de bonnes pratiques d'ingénierie.

Historique du processus de modification éventuelle de la recommandation ITU-R TF.460-6

La proposition de résolution visant à abolir les secondes intercalaires était inscrite à l'ordre du jour de l'assemblée des radiocommunications de l'ITU-R qui s'est tenue du 16 au , (Commission WP7A). La précédente réunion (8-13 octobre 2008)[22] avait montré un déplacement de l'opinion des organismes concernés vers une redéfinition de l'UTC par une suppression des secondes intercalaires, UTC devenant une échelle continue. La différence DUT1 entre UTC et UT1 serait alors diffusée par l'IERS de façon continue (via internet par exemple) et non plus par paliers de 0,1 s.

En janvier 2012, si le principe de la suppression des secondes intercalaires est la position majoritaire parmi les délégations les plus influentes, les modalités de mise en œuvre telles qu'elles apparaissaient dans la résolution soumise à discussion posaient au moins autant de problèmes qu'elles n'en résolvaient : un UTC « temps universel coordonné » sans seconde intercalaire n'est plus ni universel ni coordonné. On s'attendait à ce que la résolution aille au vote et que la résolution passe — les dernières informations donnaient une large majorité des pays concernés en faveur de la résolution —, mais les arguments du Royaume-Uni, principal défenseur des secondes intercalaires (et du statut de GMT), et l'Allemagne — d'abord favorable à l'abolition mais qui s'est inquiétée des conséquences de la résolution telle qu'elle était soumise — ont eu suffisamment de poids pour que le consensus se fasse sur le fait que le problème nécessite un supplément d'informations.

Étape suivante en 2015 à la conférence WRC (World Radiocommunication Conference) l'ITU-R qui s'est tenue à Genève en Suisse du 2 au [23]. Le communiqué de presse de l'ITU-R [24] à l'issue de la conférence réitère son appel à des études complémentaires sur les échelles de temps et actuelles et futures incluant leur impact et leurs applications. Le rapport qui en sera tiré sera examiné à nouveau par la WRC en 2023. Dans l'intervalle, statu quo quant au statut d'UTC et donc les secondes intercalaires restent en vigueur, au moins jusqu'en 2023.

Options à l'étude (2015-2023) pour le futur des secondes intercalaires

Le remplacement des secondes intercalaires par l'introduction d'heures intercalaires (la première se produisant vers l'an 2600[25]) a été suggéré mais n'apparaît plus dans les propositions de modification. En 2015, l'ITU ne retient que quatre « familles » de solutions pour l'avenir de la recommandation[26] définissant UTC :

  • A: suppression des secondes intercalaires de UTC (avec ou sans changement de nom d'UTC),
  • B: maintien des secondes intercalaires mais introduction d'une échelle de temps complémentaire continue,
  • C: statu quo concernant les secondes intercalaires, modifications mineures de la rédaction de la recommandation.
  • D: statu quo intégral.

Avec l'adoption d'une solution de type A, l'heure de légale serait découplée de la rotation terrestre ; elle deviendrait purement artificielle et serait totalement détachée des mouvements célestes. Ainsi, à Greenwich notamment, le midi solaire se décalerait lentement du midi légal, avec pour conséquence immédiate que les pays faisant référence à GMT pour établir leur temps légal se retrouvent avec un problème législatif à résoudre.


Notes et références

  1. a et b Morgane Tual, « La seconde de plus qui pourrait perturber Internet », sur lemonde.fr, .
  2. Agence France-Presse (Washington), « L'ajout d'une [25e] seconde au Temps universel [le {{date-|30 juin 2012}}] a créé des bogues », dans La Presse, le .
  3. « "Bulletin C courant" ».
  4. « "Liste des éditions du bulletin C" ».
  5. INTERNATIONAL EARTH ROTATION AND REFERENCE SYSTEMS SERVICE (IERS) - SERVICE INTERNATIONAL DE LA ROTATION TERRESTRE ET DES SYSTEMES DE REFERENCE, Bulletin C 43.
  6. INTERNATIONAL EARTH ROTATION AND REFERENCE SYSTEMS SERVICE (IERS) - SERVICE INTERNATIONAL DE LA ROTATION TERRESTRE ET DES SYSTEMES DE REFERENCE, Bulletin C 48, 7 juillet 2014.
  7. INTERNATIONAL EARTH ROTATION AND REFERENCE SYSTEMS SERVICE (IERS) - SERVICE INTERNATIONAL DE LA ROTATION TERRESTRE ET DES SYSTEMES DE REFERENCE, Bulletin C 49, 5 janvier 2015.
  8. INTERNATIONAL EARTH ROTATION AND REFERENCE SYSTEMS SERVICE (IERS) - SERVICE INTERNATIONAL DE LA ROTATION TERRESTRE ET DES SYSTEMES DE REFERENCE, Bulletin C 50.
  9. INTERNATIONAL EARTH ROTATION AND REFERENCE SYSTEMS SERVICE (IERS) - SERVICE INTERNATIONAL DE LA ROTATION TERRESTRE ET DES SYSTEMES DE REFERENCE, Bulletin C 51.
  10. INTERNATIONAL EARTH ROTATION AND REFERENCE SYSTEMS SERVICE (IERS) - SERVICE INTERNATIONAL DE LA ROTATION TERRESTRE ET DES SYSTEMES DE REFERENCE, Bulletin C 52.
  11. INTERNATIONAL EARTH ROTATION AND REFERENCE SYSTEMS SERVICE (IERS) - SERVICE INTERNATIONAL DE LA ROTATION TERRESTRE ET DES SYSTEMES DE REFERENCE, Bulletin C 53.
  12. INTERNATIONAL EARTH ROTATION AND REFERENCE SYSTEMS SERVICE (IERS) - SERVICE INTERNATIONAL DE LA ROTATION TERRESTRE ET DES SYSTEMES DE REFERENCE, Bulletin C 54.
  13. INTERNATIONAL EARTH ROTATION AND REFERENCE SYSTEMS SERVICE (IERS) - SERVICE INTERNATIONAL DE LA ROTATION TERRESTRE ET DES SYSTEMES DE REFERENCE.
  14. « "Bulletin D courant" ».
  15. « "Liste des éditions du bulletin D" ».
  16. [http://"https://www.ucolick.org/~sla/leapsecs/right+gps.html « "Incohérence interne POSIX" »].
  17. [http://"https://tools.ietf.org/html/rfc7808 « "IETF RFC7808" »].
  18. [http://"https://www.ucolick.org/~sla/leapsecs/right+gps.html « "Solution au problème POSIX" »].
  19. Cade Metz, « ‘Leap Second’ Bug Wreaks Havoc Across Web », sur wired.com, le .
  20. Audrey Œillet, « La seconde additionnelle de 2012 mal digérée par certains sites et programmes », sur clubic.com, le .
  21. (en) Liste des rapports du Working Party 7A, dont celui du 8 au .
  22. http://www.itu.int/fr/ITU-R/conferences/wrc/2015/Pages/default.aspx.
  23. « Coordinated Universal Time (UTC) to retain “leap second” », sur www.itu.int (consulté le 30 juin 2016).
  24. [http://"https://www.ucolick.org/~sla/leapsecs/futuredelt.pdf" « "Évolution de l'écart TAI-UT en l'absence de secondes intercalaires" »].
  25. [http://"https://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/tf/R-REC-TF.460-6-200202-I!!PDF-E.pdf" « "Recommandation ITU-R TF.460-6" »].

Voir aussi

Liens externes

  • (en) IERS Bulletin C, de l'organisme officiellement chargé d'annoncer les secondes intercalaires
  • Article de l'IERS sur les secondes intercalaires
  • Article de l'observatoire de Besançon sur les secondes intercalaires
  • (en) Une mine d'informations sur les secondes intercalaires
  • (en) Article sur les secondes intercalaires et le Network Time Protocol (NTP)
  • (en) The leap second: its history and possible future
  • (en) Une analyse (en anglais) de la proposition de modifier le système des s.i.