Pass oubliéBienvenue visiteur, si vous êtes nouveau enregistrez-vous, c´est totalement gratuit... !

Cosmographie

Les mouvements de la terre

Introduction :

La Terre a une forme très proche d’un sphéroïde. Avec un aplatissement de 1/298,257. Ce qui correspond à un rayon polaire de 6356,755 km, et un rayon équatorial, égal à 6 378,140 km ; la circonférence méridienne est de 40007,864 kilomètres, plus courte de 67 kilomètres environ que la circonférence équatoriale, égale à 40075,017km.
La superficie de la Terre est de 510.065.000 km2, dont 133.620.000 km2 des continents, soit 26,2 %. Le reste est occupé par la surface des océans et des mers. Le volume de la Terre est de 1.083.320.000 km3. La terre a une masse de 5,98 x1024 kg. L’altitude maximale du plus haut sommet est celle de l’Everest 8846 m. la profondeur maximale des ocVans est celle de la fosse des Mariannes 11034 m, dans le Pacifique.
La Terre n’est qu’un simple satellite du soleil parmi les neuf planètes principales et l’essaim des astéroîdes. La distance au Soleil varie entre 147.103.311 km, en janvier (périhélie), et 152.105.142 km, en juillet (aphélie) ; sa vitesse orbitale s’échelonne entre 28,084 et 31,028 km/s. cette vitesse dépasse de loin la vitesse des projectiles les plus rapides que peuvent exister sur terre. La terre comme toutes les planètes est soumise à la loi de l’attraction universelle. Elle exécute plusieurs mouvements, Seulement ces mouvements ne sont pas perceptibles à l’œil de l’être humain. La terre est alors animVe par les mouvements principaux suivant :
La rotation : le mouvement d’Est en Ouest de la sphère céleste n’est qu’un mouvement apparent engendré par un autre mouvement réel, Qui est la rotation de la terre Dans le sens direct d’Ouest vers l’Est autour de son axe(fig.01). Un observateur situé sur la surface de la terre ne pouvant se rendre compte de son propre mouvement, est dans la situation d’un voyageur qui se trouve dans un train, n’a pas l’impression d’avancer, mais voit le paysage se défiler Devant lui dans le sens inverse de sa propre marche.

C’est donc le mouvement de la rotation de la terre dans le sens direct autour de l’axe des pôles (Pn, Ps) qui est la cause principale du mouvement apparent de la voûte céleste dans le sens inverse (Est-ouest) autour de l’axe des pôles célestes (P’n,P’s). La rotation de la terre s’effectue en environ vingt quatre heures. elle est aussi la cause de la succession des jours et des nuits. Pendant qu’un point donné (A) de la terre se trouve sur la face exposée au soleil, il est éclairé et c’est le jour pour lui (fig. 02), tandis qu’un autre point (B) se trouvant dans le coté opposé des rayons solaires sera dans l’obscurité et donc, c’est la nuit pour lui.

2–la translation : la terre satellite du soleil, décrit autour de ce dernier une trajectoire elliptique dont le soleil occupe l’un des foyers (1° loi de Kepler). Ce mouvement est appelé aussi «révolution» s’effectue en une année dans le sens direct.
S’il nous était possible de voir les constellations des étoiles en même temps que le soleil nous constaterions que ce dernier se profilerait un jour donné sur une constellation (x) et quelques mois plus tard sur une autre constellation (Y) fig. 03.

Comme dans le cas de la rotation ; la translation vraie de la terre autour du soleil fait croire à l’observateur (qui ne se rend pas compte de son Propre mouvement), que c’est le soleil qui se déplace autour de la terre sur une orbite que l’on appelle l’écliptique.
Les saisons, durée des jours et nuits : avant de développer ce paragraphe donnons d’abord la définition de l’écliptique.
L’écliptique : si nous pointons le soleil chaque jour et durant toute l’année à une heure bien précise, nous obtiendrons des cercles non fermés et qui formerons des spires autour de la terre dans une bande allant de 23°27’ Sud à 23°27’ Nord. Et Si nous rejoignons les points de pointages de chaque jour nous obtiendrons la trace annuelle du soleil sur la sphère céleste (fig. 04). Cette trace aura la forme d’une ellipse de très faible excentricité. C’est l’écliptique par définition.

Au cours de la translation de la terre autour du soleil (fig. 05), la terre prend différentes positions sur le plan de sa rotation (l’écliptique), en outre l’inclinaison de l’axe des pôles (pn, ps) par rapport au plan de l’écliptique n’est pas fixe, ce changment de l’inclinaison crée l’inégalité dans la durée des jours et des nuits et différents aspects de saisons. En fonction de la position de la terre sur le plan de l’écliptique, Nous étudierons les positions de la terre qui correspondent au premier jour de chacune des saisons.

Position T1 : le schéma (fig. 06) nous permet de constater que tous les points de l’hémisphère Nord au–dessus de l’équateur (A2B2C2D2) sont moins exposés aux rayons solaires dans la partie du jour que ceux de même latitude situés dans l’hémisphère sud au dessous de l’équateur. Certains points de l’hémisphère Nord situés entre 66°33’ et le pôle nord et même après une rotation complète de la terre de 360° ne franchissent pas le terminateur et restent en permanence dans l’obscurité (la nuit), alors que leurs homologues de l’hémisphère sud situés entre 66°33’ et le pôle sud ne franchissent pas non plus le terminateur et reste en permanence dans le jour. D’un autre côté les rayons provenant du soleil frappent plus obliquement les points de l’hémisphère nord que leurs homologues de l’hémisphère sud. L’angle formé entre la direction des rayons solaires et le plan de l’équateur terrestre, c’est–à–dire la déclinaison du soleil est à sa plus grande valeur vers le sud de 23°27’. C’est le solstice d’hiver qui correspond au début de l’hiver dans l’hémisphère nord et de l’été dans l’hémisphère sud au alentour du 21 décembre.

Positions T2 : La terre après avoir parcourir un arc de 90° environ arrive à la position T2 (fig. 07). Dans cette position le soleil se projette sur le plan de l’équateur, les points homologues de chacun des hémisphères reçoivent les rayons solaires sous la même incidence et restent pendant le même temps au–dessus et au dessous de l’horizon, les jours sont égaux aux nuits dans les deux hémisphères. Dans cette position comme il est indiqué dans le schéma, le soleil se profile dans le plan de l’équateur, sa déclinaison est passée de 23°27’ sud à zéro. Ce–ci se passe au premier jour du printemps vers le 21 mars, dans hémisphères Nord.

Position T3 : trois mois plus tard ; lorsque la terre arrive en position T3 (fig. 08) la situation est renversée par rapport à T1 ; c’est l’hémisphère nord qui bénéficie beaucoup plus du soleil. Les rayons solaires arrivent sous une meilleure incidence qu’en hémisphère sud et les jours sont plus longs que les nuits. La déclinaison du soleil dans cette position est passée de 0° à 23°27’ Nord et c’est le solstice d’été ou le début de l’été dans l’hémisphère nord et l’hiver dans l’hémisphère sud. Vers Le 22 juin.

Position T4 : environ trois mois plus tard, la terre arrive en position T4 où la situation est exactement la même qu’en T2, les deux hémisphères sont inversés de la même façon par rapport au soleil, dans cette position la déclinaison du soleil est passée de 23°27’ nord à 0°. C’est l’équinoxe d’automne, au alentour du 23 septembre.
Conclusion : les quatre saisons sont donc définies par le passage du soleil (mouvement apparent) aux équinoxes et aux solstices.
Les aires balayées entre les positions T1–T2, T2–T3, T3–T4, et T4–T1 ne sont pas à égale valeur, par conséquence les temps nécessaires pour les parcourir ne sont pas aussi égaux, ce qui nos vaut l’inégalité dans la durée des saisons. C’est l’hiver de l’hémisphère Nord qui a la plus courte durée et contrairement à ce l’on pourrait croire. C’est pendant cette période que la terre est plus proche du soleil.
Définitions : quelques définitions relatives au mouvement apparent du soleil (fig. 09) autour de la terre sont comme suite :
Solstice d’été : c’est le point (s) à partir duquel le soleil change sa déclinaison de croissante à décroissante .il constitue le début du premier jour de l’été dans l’hémisphère Nord.
Solstice d’hiver : c’est le point (s’) à partir duquel le soleil change sa déclinaison de décroissante à croissante. il constitue le début du premier jour de l’hiver dans l’hémisphère Nord.
Equinoxe de printemps : on l’appelle aussi le point vernal (γ). c’est le point d’intersection de l’écliptique et de l’équateur céleste. il constitue le début du premier jour de printemps dans l’hémisphère Nord.
Equinoxe d’automne : est le point (γ’) diamétralement opposé au point vernal. il constitue le début du premier jour de l’automne dans l’hémisphère Nord.
La ligne des solstices : est la ligne imaginaire reliant le point du Solstice d’été et celui du Solstice d’hiver ss’.
La ligne équinoxiale : est la ligne imaginaire reliant le point vernal et le point d’équinoxe d’automne γγ’.

Mouvement de Précession de l’axe terrestre :
L’axe de rotation terrestre ne se pointe pas toujours dans la même direction dans l’espace. Au lieu de se tenir en position fixe par rapport aux étoiles, il se meut d’une manière lente mais perpétuelle, décrivant une sorte de mouvement conique. Ce phénomène est connu depuis l’époque d’Hipparque, et s’appelle mouvement de précession de l’axe terrestre ; sa durée dure à peut près 25775 ans. Généralement, on arrondit le chiffre à 25800ans.
Imaginons que nous pouvons observer l’orbite de la terre et le soleil en même (fig. 10) temps d’un point très éloigné dont l’inclinaison est (0°) et de telle sorte à avoir une vue complète sur l’ensemble c–à–d la terre et le soleil.
Nous verrons que AΠ représente l’orbite de la terre, (T–Pb) représente le pôle boréal ou le Nord de l’écliptique. L’axe terrestre (T–Pn) décrit dans son mouvement de précession la superficie conique comme indiqué dans le schéma.
Dans toutes les positions possibles de l’axe terrestre, seulement les positions diametralement opposées peuvent être écartées aux maximum, c’est–à–dire 46°54’. Ces positions sont occupées alternativement ; en arrondissant le chiffre, j’allais dire chaque 13.000ans.

Mouvement de précession des équinoxes : Le plan de l’équateur céleste (Q, γ’, Q’, γ) et celui de l’écliptique (s, γ’, s’, γ) (fig. 11) se coupent en deux points (γ et γ’), le point (γ) appelé aussi point vernal .
ce point constitue l’origine de compte des angles dans le système des coordonnées équatoriales .

L’angle formé entre les deux plans ω = 23° 27’ (actuellement). L’axe de rotation terrestre et durant son mouvement autour du pôle boréales de l’écliptique entraîne avec lui le plan d’équateur, par conséquence le point d’intersection γ de l’équateur et de l’écliptique sera déplacé aussi. Ce déplacement est environ de 50’’,28 sur l’écliptique annuellement dans le sens rétrograde. Ce mouvement de l’axe terrestre dans l’espace est exactement dans la situation d’un axe d’une toupie animée d’une rotation rapide.
Les causes de tel mouvement sont dues essentiellement à l’attraction gravitationnelle du soleil et de la lune sur le renflement équatorial (le bourrelet) de la terre.
Le déplacement du point d’intersection γ aux points γ1 (est le déplacement moyen) ; c’est ce que nous appelons la précession des équinoxes (fig. 12). Parce que la saison de printemps anticipe son début par rapport à l’année précédente en arrivant plus tôt à ce point. l’influence de ce déplacement se répercute aussi sur le début des autre saisons.

Essayons maintenant de calculer la quantité de ce déplacement sur l’équateur (fig. 13). Projetons le point γ sur l’équateur, et considérons ainsi le triangle obtenu comme rectangle.

la terre
Les conséquences de précession des équinoxes sont multiples, à savoir :
1–La variation des coordonnées équatoriales : la précession des équinoxes implique bien sûr que l’équinoxe de printemps ou le point vernal, va effectuer une rotation sur notre sphère céleste en 25800 ans, c’est–à–dire que l’origine des ascensions droites que nous avons choisie sur notre sphère céleste est mobile .Il ne sera guère pratique ainsi de mesurer les mouvements des étoiles sur notre sphère céleste... Le problème est résolu par le choix d’un équinoxe à une date donnée. Ainsi, aujourd’hui, le point vernal origine est celui du début de l’année 2000 : tous Les catalogues d’étoiles utilisent cette référence et l’utiliseront encore pendant des années. Il est à noter que les observations sur le ciel peuvent, dans certains cas, se faire par rapport au point vernal du jour de l’observation et qu’une correction sera faite pour se ramener à un repère commun, celui de 2000.
Les positions dans un repère de la date sont dites coordonnées ”vraies de la date” et celle dans un repère 2000 sont dites ”moyennes J2000”. Dans le premier cas, on utilise un axe affecté de la nutation et de la précession et dans le deuxième cas, on élimine la nutation (coordonnées moyennes) en prenant l’axe ”moyen” du début de l’année 2000.
Le développement des coordonnées équatoriales sera donné dans le cours de « les coordonnées équatoriales »
2–Changement des étoiles polaires : par effet de la précession, toutes les étoiles qui se trouvent à proximité de la grande circonférence, décrite par l’axe terrestre (≈25800 ans) dans l’espace, peuvent devenir des étoiles polaires dans un moment où dans un autre à la suite des siècles (fig. 14). En effet actuellement le prolongement de l’axe terrestre dans l’espace se pointe tout près de l’étoile (a) de la constellation de la petite ourse (42.6’ en décembre 2004). Qui est considérée de nos jour dans l’hémisphère nord comme étoile polaire (dans l’hémisphère sud n’existe pas une telle analogie). L’axe terrestre continuera à s’approcher de cette étoile jusqu’à l’an 2075 ou il se trouvera à une distance de 26’. L’an 2780 avant J.c .l’axe terrestre (pôle nord) se trouvait au environ de l’étoile (a dragons), dans 56 siècles environ il se trouvera près de l’étoile (a) céphée et dans 120 siècles il sera tout près de l’étoile « Véga » à environ 4°.

3-changement de la disposition des saisons : l’an 1250 la ligne des apsides coïncidait avec la ligne des solstices (fig. 15), suite au mouvement de la précession. La ligne des équinoxes à tourner de 10° environ actuellement (on suppose que le mouvement de précession est uniforme), par rapport à la disposition qu’elle avait en 1250. Avec le passage des siècles et après un quart de période du mouvement de précession (≈6500) la ligne des équinoxes se coïncidera avec la ligne des apsides. Ce sera alors le printemps dans l’hémisphére nord quand la Terre se trouvera dans la partie de son orbite qu’elle parcourt actuellement en hiver. Et la durée de l’été sera alors égale à la durée de l’automne. de même, la durée de l’hiver sera égal à la durée de printemps et ainsi de suite.
La distribution des durées des saisons actuellement est comme suite.


durée des saisons
hémisphère nord hémisphère sud durée
printemps automne 92jours et 20heures
été hiver 93jours et 15heures
automne printemps 89jours et 19heures
hiver été 89 jours et 00heures

Nutation : mouvement très complexe, en réalité notre Pôle céleste (Pn) ne suit pas un mouvement rectiligne proprement dit en décrivant la circonférence autour du pole boréal de l’écliptique (Pb). Mais il décrit dans son mouvement (fig. 16) une petite ellipse, dont le grand axe de cette ellipse passe par le pôle de l’écliptique est égal à 18,4’’, le petit axe est égal à 13,7’’. La période de nutation est de 18,67 ans. La nutation est due pour sa plus grande partie à l’action de la lune sur le renflement équatorial de la terre comme il a été dit précédemment ; et dépend de. L’inclinaison de l’orbite lunaire .Le mouvement de la nutation se combinant avec celui de la Précession, il en résulte que l’axe des pôles (Pn Ps) décrit autour du pôle boréal une série de sinuosité.

ZODIAQUE : Depuis longtemps les observateurs du ciel ont remarqué que les planètes visibles à l’œil nu ne s’écartent jamais du chemin du Soleil sur la sphère céleste, ou « écliptique ». Leur écartement de ce grand cercle de la sphère ne dépasse jamais 8°.5, soit au Nord, soit au sud. On peut donc délimiter dans le ciel une bande de 17° de largeur faisant le tour du ciel et dont les planètes n’y sortent jamais. Inclinée de 23°.5 environ sur l’équateur, cette zone est le berceau des signes du zodiaque. Ce mot dérivé du grec « ζodιaκος » qui signifie « animal ». Les constellations qui composent le zodiaque sont en effet pour la plupart représentées par des figures d’animaux. Ce grand cercle fut divisé dès l’Antiquité en douze parties ou signes, de 30° de longitude chacun. Ils marquaient la demeure du Soleil pendant chaque mois de l’année. Le mouvement des planètes d’Uranus et de Neptune découvertes plus tard s’inscrit également dans les limites du zodiaque ; celui de Pluton et de plusieurs petites planètes «les astéroïdes »s’en écarte notablement.
Les douze signes sont: le Bélier, le Taureau , les Gémeaux , le Cancer , le Lion , la Vierge , la Balance , le Scorpion , le Sagittaire ,le Capricorne ,le Verseau et les Poissons. Les signes du zodiaque coïncidaient autrefois avec les constellations qui leur ont donné leur nom ; mais par suite de la précession des équinoxes, le point vernal (équinoxe de printemps) se trouve actuellement dans la constellation des Poissons. Le même déplacement est vu pour les autres signes. Il faut 25800 ans pour que le Soleil effectue un tour complet et que soit rétablie la coïncidence des constellations et des signes d’origine.
Zones terrestres : Considérons le globe terrestre dans la (fig. 17). Traçons sur ce globe les deux parallèles ayant pour latitude φ = 23° 27’ N et 23° 27’ S ; ces parallèles sont appelés respectivement tropique du Cancer et tropique du Capricorne. Traçons également les deux parallèles ayant pour latitudes φ = 66°33’ N et 66°33’ S ; ces parallèles sont appelés respectivement cercle polaire arctique et cercle polaire antarctique. Nous avons ainsi décomposé la surface de la Terre en cinq zones : deux zones glaciales comprises entre les pôles et les cercles polaires (la zone glaciale arctique et la zone glaciale antarctique) ; deux zones tempérées comprises dans chaque hémisphère entre les cercles polaires et les tropiques (la zone tempérée nord et la zone tempérée sud) ; la zone torride comprise entre les deux tropiques.
Les noms de ces diverses régions terrestres ont pour but de rappeler les particularités qu’elles présentent au point de vue de la température. Dans la zone torride, les rayons solaires, frappent à midi presque normalement la surface de la Terre ; d’où une température souvent très élevée règne dans ces régions. Dans les zones tempérées, les rayons solaires frappent obliquement la surface de la Terre et leur obliquité varie suivant la déclinaison du Soleil ; la température est modérée, et varie avec les saisons. Dans les deux zones glaciales, les rayons du soleil arrivent toujours très obliquement ; la température y est basse.

haut de pageHaut de page

theorie sys. solaire page precedente la terrepage suivantela mesure de temps