Obliquité de la terre et effets de lumières sur le pont du Brouz...

Salon des Artistes 2014 à Noyal-Pontivy, 17-18 et 19 octobre 2014 : ma 3ème participation et première présentation de mon thème photographique préféré.

La vocation de tout calendrier est de mesurer le temps. Tout système de mesure doit avoir une unité. C'est l'observation des mouvements célestes qui va nous permettre de définir cette (ou ces) unité(s).

Trois cycles peuvent servir de référence : la rotation de la terre sur elle-même, la révolution de la lune autour de la terre, la révolution de la terre autour du soleil.

remarque : la rotation se fait autour de l'axe du corps céleste. La révolution se fait autour d'une autre corps céleste.

Regardons-y d'un peu plus près.

CE QUE NOUS SAVONS TOUS :

La Terre et la Lune tournent sur elles-mêmes. La Lune tourne autour de la Terre. Le Terre tourne autour du soleil.
Tout irait bien si les équateurs étaient tous dans un même plan, si les orbites étaient circulaires, si...

Nous allons voir qu'il n'en est rien et nous allons définir quelques termes et fixer quelques durées :

ROTATION DE LA TERRE

La Terre tourne sur elle-même, dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, en... un jour.
Entendons par jour le couple journée-nuit soit une période de 24 heures environ.
Les astronomes disposent d'un bon nombre de vocables pour parler de cette période de 24 heures : jour sidéral, jour stellaire, jour solaire vrai, jour solaire moyen. Ils diffèrent en longueur.

Les astronomes utilisent surtout le jour sidéral qui a une durée de 23 h 56 min 4,09 s

Le jour solaire correspond au temps écoulé entre deux passages du Soleil au méridien. En raison de l'orbite elliptique de la Terre, la durée du jour solaire varie légèrement au cours de l'année (de 23 h 59 min à 24 h 0 min 30 s).

Pour notre part, nous nous en tiendrons au jour solaire moyen. On le détermine en mesurant l'intervalle de temps qui sépare le passage du centre du soleil moyen (fictif) au méridien d'un lieu (midi). C'est, en définitive, la moyenne du jour solaire sur une période d'un an.

Quand faire commencer le jour ? Selon les époques et les peuples, on connaît plusieurs formules : Lever du Soleil, coucher du Soleil, midi (moment ou l'ombre d'un bâton est la plus courte sur un plan quelconque), minuit (heure civile actuelle). Nous en reparlerons dans l'étude des différents calendriers.

Ces calendriers ayant pour vocation de mesurer des durées supérieures au jour, nous n'en dirons pas plus sur le sujet.

RÉVOLUTION DE LA TERRE

L'équateur céleste est le cercle imaginaire perpendiculaire à l'axe terrestre situé dans le plan de l'équateur terrestre.

L’écliptique correspond au plan de l’orbite terrestre autour du Soleil. Vu de la Terre, il semble que ce soit le Soleil qui décrive une trajectoire dans le ciel, l’écliptique se présente à l’observateur terrestre comme le “chemin” du Soleil “parcouru” le long de l’année. L’appellation du plan de l’orbite terrestre est en relation avec le terme “éclipse” : uniquement au moment où la Lune se trouve sur un point de son orbite proche de l’écliptique, une éclipse solaire ou lunaire peut se produire.
Le plan de l’écliptique est incliné de 23° 26’ en moyenne par rapport au plan de l'équateur terrestre.

Le plan de l'écliptique coupe le plan de l'équateur céleste en une droite appelée ligne des équinoxes.

Pour avoir toutes les cartes en main, notons tout de suite que la Terre ne décrit pas un cercle autour du Soleil mais une ellipse dont le Soleil occupe l'un des foyers. Cette ellipse est très proche du cercle puisque la périhélie (point le plus proche du Soleil) est de 147 092 900 km alors que l'aphélie (point le plus éloigné du Soleil) est de 152 102 900 km. La terre parcourt cette ellipse dans le sens inverse des aiguilles d'une montre à une vitesse moyenne d'environ 29 000 m/sec.
Il s'agit bien d'une vitesse moyenne puisque, selon les lois de Kepler, une planète se déplace plus rapidement à son périhélie qu'à son aphélie (ce qui explique en partie la durée variable des jours solaires).

Illustration de la loi des aires de Kepler (proportions exagérées)

Johannes KEPLER (1571-1630)

Si on combine la révolution de la Terre autour du Soleil et le fait que son axe est incliné sur le plan de l'écliptique, on peut expliquer les saisons. Quatre points de repère sont remarquables lors d'une révolution complète de la Terre sur son orbite : deux équinoxes et deux solstices.
Bien entendu, tout ce que nous allons dire concerne l'hémisphère Nord et devra être inversé - en ce qui concerne les saisons - dans l'hémisphère Sud.