Et si quelqu’un vous disait qu’à tout moment, vous voyagez à des vitesses bien supérieures à la vitesse du son ? Vous pourriez penser qu’il est fou, étant donné que – pour autant que vous puissiez le dire – vous vous teniez sur un sol solide, et non dans le cockpit d’un jet supersonique. Néanmoins, l’affirmation est correcte. À tout moment, nous nous déplaçons tous à une vitesse d’environ 1 674 kilomètres par heure, grâce à la rotation de la Terre,
Par définition, la rotation de la Terre est le temps qu’il lui faut pour tourner une fois sur son axe. Ceci est, apparemment, accompli une fois par jour – c’est-à-dire toutes les 24 heures. Cependant, il y a en fait deux types de rotation différents qui doivent être pris en compte ici. D’une part, il y a le temps qu’il faut à la Terre pour tourner une fois sur son axe afin de retrouver la même orientation par rapport au reste de l’Univers. Ensuite, il y a le temps qu’il faut à la Terre pour tourner afin que le Soleil revienne au même endroit dans le ciel.
Jour solaire vs jour sidéral :
Comme nous le savons tous, il faut exactement 24 heures pour que le Soleil revienne au même endroit dans le ciel, ce qui semblerait évident. 24 heures est ce que nous pensons être un jour complet, et le temps qu’il faut pour passer du jour à la nuit et inversement. Mais en vérité, il faut à la Terre 23 heures, 56 minutes et 4,09 secondes pour tourner une fois sur son axe par rapport aux étoiles de fond.
Pourquoi cette différence ? Eh bien, ce serait parce que la Terre est en orbite autour du Soleil, complétant une orbite en un peu plus de 365 jours. Si vous divisez 24 heures par 365 jours, vous verrez qu’il vous reste environ 4 minutes par jour. En d’autres termes, la Terre tourne sur son axe, mais elle est également en orbite autour du Soleil, de sorte que la position du Soleil dans le ciel se rattrape de 4 minutes chaque jour.
La quantité de temps qu’il faut à la Terre pour tourner une fois sur son axe est connue sous le nom de jour sidéral – qui est de 23,9344696 heures. Comme ce type de mesure du jour est basé sur la position de la Terre par rapport aux étoiles, les astronomes l’utilisent comme système de chronométrage pour savoir où les étoiles apparaîtront dans le ciel nocturne, principalement pour savoir dans quelle direction pointer leurs télescopes.
Le temps qu’il faut au Soleil pour revenir au même endroit dans le ciel est appelé un jour solaire, qui est de 24 heures. Cependant, cette durée varie au cours de l’année, et l’effet cumulé produit des écarts saisonniers pouvant atteindre 16 minutes par rapport à la moyenne. Ceci est causé par deux facteurs, qui incluent l’orbite elliptique de la Terre autour du Soleil et son inclinaison axiale.
Orbite et inclinaison axiale:
Comme Johannes Kepler l’a déclaré dans son Astronomia Nova (1609), la Terre et les planètes solaires ne tournent pas autour du Soleil en cercles parfaits. C’est ce qu’on appelle la première loi de Kepler, qui stipule que « l’orbite d’une planète autour du Soleil est une ellipse avec le centre de masse du Soleil à un foyer ». Au périhélie (c’est-à-dire au plus près), elle se trouve à 147 095 000 km (91 401 000 mi) du Soleil, alors qu’à l’aphélie, elle se trouve à 152 100 000 km (94 500 000 mi).
Ce changement de distance signifie que la vitesse orbitale de la Terre augmente lorsqu’elle est au plus près du Soleil. Alors que sa vitesse moyenne est d’environ 29,8 km/s (18,5 mps) ou 107 000 km/h (66487 mph), elle varie en fait d’un km complet par seconde au cours de l’année – entre 30,29 km/s et 29.29 km/s (109 044 – 105 444 km/h ; 67 756,8 – 65 519,864 mph).
À ce rythme, il faut au Soleil l’équivalent de 24 heures – c’est-à-dire un jour solaire – pour effectuer une rotation complète autour de l’axe de la Terre et revenir au méridien (point du globe allant du nord au sud en passant par les pôles). Vue du point de vue au-dessus des pôles nord du Soleil et de la Terre, la Terre orbite dans le sens inverse des aiguilles d’une montre autour du Soleil.
Cette rotation de la Terre autour du Soleil, ou la précession du Soleil aux équinoxes, est la raison pour laquelle une année dure environ 365,2 jours. C’est aussi pour cette raison que tous les quatre ans, un jour supplémentaire est nécessaire (un 29 février lors de chaque année bissextile). De plus, la rotation de la Terre autour du Soleil est soumise à une légère excentricité de (0,0167°), ce qui signifie qu’elle est périodiquement plus proche ou plus éloignée du Soleil à certains moments de l’année.
L’axe de la Terre est également incliné d’environ 23,439° vers l’écliptique. Cela signifie que lorsque le Soleil traverse l’équateur aux deux équinoxes, son déplacement quotidien par rapport aux étoiles de fond fait un angle avec l’équateur. En juin et décembre, lorsque le Soleil est le plus éloigné de l’équateur céleste, un décalage donné le long de l’écliptique correspond à un grand décalage à l’équateur.
Donc les jours solaires apparents sont plus courts en mars et septembre qu’en juin ou décembre. Dans les latitudes tempérées du nord, le Soleil se lève au nord de l’est vrai pendant le solstice d’été, et se couche au nord de l’ouest vrai, en s’inversant en hiver. Le Soleil se lève au sud de l’est vrai en été pour la zone tempérée sud, et se couche au sud de l’ouest vrai.
Vélocité rotationnelle :
Comme indiqué précédemment, la Terre tourne assez rapidement. En fait, les scientifiques ont déterminé que la vitesse de rotation de la Terre à l’équateur est de 1 674,4 km/h. Cela signifie que, rien qu’en se tenant sur l’équateur, une personne se déplace déjà à une vitesse supérieure à la vitesse du son dans un cercle. Mais tout comme la mesure d’un jour, la rotation de la Terre peut être mesurée de deux façons différentes.
La période de rotation de la Terre par rapport aux étoiles fixes est connue sous le nom de « jour stellaire », qui correspond à 86 164,098903691 secondes de temps solaire moyen (ou 23 heures, 56 minutes et 4,0989 secondes). La période de rotation de la Terre par rapport à l’équinoxe de printemps moyen qui précède ou se déplace, quant à elle, est de 23 heures 56 minutes et 4,0905 secondes de temps solaire moyen. Ce n’est pas une différence majeure, mais une différence tout de même.
Cependant, la planète ralentit légèrement au fil du temps, en raison des effets de marée que la Lune exerce sur la rotation de la Terre. Les horloges atomiques montrent qu’un jour moderne est plus long d’environ 1,7 milliseconde qu’il y a un siècle, ce qui augmente lentement le rythme auquel l’UTC est ajusté par des secondes intercalaires. La rotation de la Terre va également de l’ouest vers l’est, ce qui explique pourquoi le Soleil se lève à l’est et se couche à l’ouest.
Formation de la Terre:
Une autre chose intéressante à propos de la rotation de la Terre est de savoir comment tout a commencé. Fondamentalement, la rotation de la planète est due au moment angulaire de toutes les particules qui se sont réunies pour créer notre planète il y a 4,6 milliards d’années. Avant cela, la Terre, le Soleil et le reste du système solaire faisaient partie d’un nuage moléculaire géant d’hydrogène, d’hélium et d’autres éléments plus lourds.
Lorsque le nuage s’est effondré, le momentum de toutes les particules a mis le nuage en rotation. La période de rotation actuelle de la Terre est le résultat de cette rotation initiale et d’autres facteurs, notamment la friction des marées et l’impact hypothétique de Théia – une collision avec un objet de la taille de Mars qui aurait eu lieu il y a environ 4,5 milliards d’années et qui aurait formé la Lune.
Cette rotation rapide est aussi ce qui donne à la Terre sa forme, l’aplatissant en un sphéroïde oblat (ou ce qui ressemble à une boule écrasée). Cette forme particulière de notre planète signifie que les points situés le long de l’équateur sont en fait plus éloignés du centre de la Terre que ceux situés aux pôles.
Histoire de l’étude :
Dans l’Antiquité, les astronomes croyaient naturellement que la Terre était un corps fixe dans le cosmos, et que le Soleil, la Lune, les planètes et les étoiles tournaient tous autour d’elle. Dans l’Antiquité classique, cela a été formalisé dans des systèmes cosmologiques par des philosophes et des astronomes comme Aristote et Ptolémée – ce qui a été connu plus tard comme le modèle ptolémaïque (ou modèle géocentrique) de l’univers.
Cependant, il y avait ceux qui, pendant l’Antiquité, ont remis en question cette convention. Un point de discorde était le fait que la Terre était non seulement fixe en place, mais qu’elle ne tournait pas. Par exemple, Aristarque de Samos (vers 310 – 230 avant J.-C.) a publié des écrits sur le sujet qui ont été cités par ses contemporains (comme Archimède). Selon Archimède, Aristarque épousait l’idée que la Terre tournait autour du Soleil et que l’univers était beaucoup plus grand qu’on ne le pensait auparavant.
Et puis il y avait Séleucis de Séleucie (vers 190 – 150 avant notre ère), un astronome hellénistique qui vivait dans l’empire séleucide du Proche-Orient. Seleucus était un partisan du système héliocentrique d’Aristarque, et pourrait même avoir prouvé qu’il était vrai en calculant avec précision les positions planétaires et la révolution de la Terre autour du » centre de masse » Terre-Lune.
Le modèle géocentrique de l’univers serait également remis en cause par les savants médiévaux islamiques et indiens. Par exemple, en 499 de notre ère, l’astronome indien Aaryabhata a publié son magnum opus Aryabhatiya, dans lequel il proposait un modèle où la Terre tournait sur son axe et où les périodes des planètes étaient données par rapport au Soleil.
L’astronome iranien du Xe siècle Abu Sa’id al-Sijzi a contredit le modèle ptolémaïque en affirmant que la Terre tournait sur son axe, expliquant ainsi le cycle diurne apparent et la rotation des étoiles par rapport à la Terre. A peu près à la même époque, Abu Rayhan Biruni 973 – 1048) a discuté de la possibilité que la Terre tourne sur son propre axe et autour du Soleil – bien qu’il considère qu’il s’agit d’une question philosophique et non mathématique.
Au Maragha et à l’Observatoire d’Ulugh Beg (alias Samarkand), la rotation de la Terre a été discutée par plusieurs générations d’astronomes entre les 13e et 15e siècles, et beaucoup des arguments et des preuves avancés ressemblent à ceux utilisés par Copernic. C’est également à cette époque que Nilakantha Somayaji publie l’Aryabhatiyabhasya (un commentaire sur l’Aryabhatiya) dans lequel il préconise un modèle planétaire partiellement héliocentrique. Cette publication a été suivie en 1500 par le Tantrasangraha, dans lequel Somayaji a intégré la rotation de la Terre sur son axe.
Au 14e siècle, des aspects de l’héliocentrisme et d’une Terre en mouvement ont commencé à émerger en Europe. Par exemple, le philosophe français l’évêque Nicole Oresme (vers 1320-1325 à 1382 CE) a discuté de la possibilité que la Terre tourne sur son axe. Cependant, c’est l’astronome polonais Nicolaus Copernic qui a eu le plus grand impact sur l’astronomie moderne lorsque, en 1514, il a publié ses idées sur un univers héliocentrique dans un court traité intitulé Commentariolus (« Petit commentaire »).
Comme d’autres avant lui, Copernic s’est appuyé sur les travaux de l’astronome grec Atistarque, tout en rendant hommage à l’école Maragha et à plusieurs philosophes notables du monde islamique (voir ci-dessous). Intrinsèque à son modèle était le fait que la Terre, et toutes les autres planètes, tournaient autour du Soleil, mais aussi que la Terre tournait sur son axe et était en orbite autour de la Lune.
Au fil du temps, et grâce à des scientifiques comme Galilée et Sir Isaac Newton, le mouvement et la révolution de notre planète allaient devenir une convention scientifique acceptée. Avec l’avènement de l’ère spatiale, le déploiement des satellites et des horloges atomiques, nous avons non seulement confirmé qu’elle est en mouvement constant, mais nous avons pu mesurer son orbite et sa rotation avec une incroyable précision.
En bref, le monde tourne depuis sa création. Et, contrairement à ce que certains pourraient dire, il ralentit réellement, bien qu’à un rythme incroyablement lent. Mais bien sûr, d’ici à ce qu’elle ralentisse de manière significative, nous aurons probablement cessé d’exister, ou échappé à ses « liens hargneux » pour devenir une espèce interplanétaire.
Nous avons écrit de nombreux articles intéressants sur les mouvements de la Terre ici à Universe Today. Voici How Fast Does The Earth Rotate…, Earth’s Orbit Around The Sun, How Fast Does The Earth Rotate…, Why Does The Earth Spin…, What Would Happen If The Earth Stopped Spinning…, et What Is The Difference Between the Heliocentric and Geocentric Models Of The Solar System…
Si vous voulez plus d’informations sur la rotation de la Terre, consultez le Guide d’exploration du système solaire de la NASA sur la Terre. Et voici un lien vers l’Observatoire de la Terre de la NASA.
Nous avons également enregistré un épisode d’Astronomy Cast consacré à la Terre. Ecoutez ici, Episode 51 : La Terre.