N° 252 - Recherche et Technologie

autres, pour corser le tout, une
même appellation correspondait
à différentes valeurs ou
une même grandeur portait différents
noms !
Si à la fin du VIII e siècle,
Charlemagne avait bien commis
un édit visant à uniformiser
les différentes unités de mesure,
celui-ci était tombé aux
oubliettes à la mort de l’empereur
en 814. Plusieurs rois de
France se sont ensuite attelés,
mais en vain, à la tâche et ce
n’est qu’au cours du XVIII e
siècle que le besoin d’uniformiser
le système de mesure
s’est fait plus pressant, non pas
par souci «scientifique» mais
en raison du développement
des échanges commerciaux.
En avril 1790, le député français Talleyrand
demanda à l’Assemblée nationale l’établissement
«d’une mesure de base tirée de la nature
qui puisse être adoptée par toutes les nations.»
Ce sera le mètre (voir Athena n° 214 d’octobre
2005), défini comme la dix-millionième partie
du quart du méridien terrestre. Il présente
l’avantage de donner l’unité de longueur
(mètre), de surface (mètre carré), de volume
(mètre cube) et même de masse (1 kilogramme
correspondant au volume d’eau contenu dans
1 décimètre cube). Ce système mettra plus d’un
demi-siècle à s’imposer et il faudra attendre la
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Métrologie
révolution industrielle
pour le voir adopter par la
majorité des pays européens.
S’il est aujourd’hui universellement
adopté par
les scientifiques, certaines
réminiscences ancestrales
demeurent. On en retiendra
pour preuve la perte
de la sonde américaine
Mars Climate Orbiter en
septembre 1999 à cause
d’une confusion entre unités
internationales (le
mètre) et unités anglosaxonnes
(le pied) !
Au cours du XX e siècle,
les définitions des mesures
vont évoluer. Elles
sont désormais basées sur des événements invariants
dans le temps et dans l’espace: depuis
1967, la seconde définie jusqu’alors comme la
86 400 e partie du jour solaire moyen devient la
durée de 9 192 631 770 périodes de l’onde
électromagnétique émise ou absorbée par un
atome de césium 133 passant d’un certain
niveau d’énergie à un autre; en 1983, le mètre
est redéfini comme la longueur du trajet
parcouru dans le vide par la lumière en
1/299 792 458 de seconde. Dans les deux cas,
on recourt à des éléments matériels, universels,
indépendants de nous et autorisant des définitions
extrêmement précises.
Les sept unités de base du système international
L
e système international comporte aujourd’hui sept unités fondamentales
à partir desquelles sont déduites toutes les autres unités
de mesure. La définition scrupuleuse de ces unités de mesures, utilisées
au quotidien, peut laisser perplexe…
Longueur (m): trajet parcouru dans le vide par la lumière pendant
1/299 792 458 de seconde;
Masse (kg): masse du prototype de platine iridié déposé au Bureau
international des poids et mesures;
Temps (s): durée de 9 192 631 770 périodes de l’onde électromagnétique
émise ou absorbée par un atome de césium 133 lorsqu’il passe
d’un certain niveau d’énergie à un autre;
Température (K): fraction 1/273,16 de la température thermodynamique
du point triple de l’eau;
Un sablier est
un instrument qui
permet de mesurer
un intervalle de temps
par écoulement
de sable et dont
l’utilisation est avérée
à partir du Xe siècle.
Le mécanisme
similaire pour les
liquides est la
clepsydre. Le bulbe,
rempli de sable fin,
ou d'un corps
similaire, est placé
en haut et par l'effet
de la gravité, le sable
s'écoule lentement
et régulièrement dans
l'autre. Une fois que
tout le sable est dans
le bulbe du bas,
on peut retourner
le sablier pour
mesurer une autre
période de temps. En
général, les sabliers
communs écoulent
leur sable en 1 à
5 minutes. Une
utilisation courante
et familière est
le contrôle de la
cuisson des œufs à
la coque avec des
sabliers de 3 minutes.
Intensité de courant électrique (A): l’ampère est l’intensité d’un courant
électrique qui, maintenu dans deux conducteurs parallèles, rectilignes,
de longueur infinie et de section circulaire négligeable, placés à
une distance d’un mètre l’un de l’autre, produirait entre ces conducteurs
une force égale à 2.10 -7 N/m (newton par mètre);
Quantité de matière (mol): la mole est la quantité de matière contenant
autant d’entités élémentaires (atomes, molécules…) qu’il y a d’atomes
dans 0,012 kg de carbone 12;
Intensité lumineuse (cd): la candela est l’intensité lumineuse, dans une
direction donnée, reçue d’une source qui émet une radiation monochromatique
de fréquence 540 x 10 12 Hz (hertz) et dont l’intensité énergétique
dans une telle direction est 1/683 W/sr (watt par stéradian).
Remarque: deux autres unités sans dimension, le radian et le stéradian,
furent ajoutées en 1985 pour mesurer des angles.
Athena 252 / Juin 2009