Mouvement de la Terre
Quelques données :
La Terre décrit autour du Soleil, dans un plan
dit "plan de l’écliptique", une orbite elliptique, de
très faible excentricité (1/60), dont
le Soleil occupe un des foyers.
Sa distance au Soleil varie ainsi entre 147
103 000 kilomètres le 1 janvier (périgée P), et 152 105 000 kilomètres
le 1 juillet (apogée A).
Dans l'applet, l'axe Ox est confondu avec la ligne
des solstices. L'axe Oz est normal au plan de l'écliptique. Le trièdre Oxyz
est direct.
La Terre tourne autour du Soleil dans le sens direct avec une vitesse orbitale voisine de 30 kilomètres
par seconde.
La Terre tourne également sur elle-même dans le sens direct
en 23 heures 56 minutes et 4 secondes,
selon un axe incliné actuellement de 23° 27' sur le plan de l’écliptique.
L’angle
entre la droite joignant les centres du Soleil et de la Terre et la plan de
l'équateur terrestre est la déclinaison d du soleil.
Répartition
des jours et des nuits :
A l'équinoxe de printemps, la déclinaison est
nulle : jours et nuits ont même longueur. Entre l'équinoxe de printemps et le
solstice d'été (21 juin), la déclinaison croît de 0 à +23°27' : Dans l'hémisphère
nord le jour est plus long que la nuit et au nord du parallèle de latitude (
90° - d) le jour est permanent. Au solstice d'été
(point Se de l'orbite) le jour atteint son maximum de durée (environ 16 heures
à Paris). Du solstice d'été à l'équinoxe d'automne la déclinaison diminue jusqu'à
0. De l'équinoxe d'automne au solstice d'hiver (point Sh de l'orbite) la déclinaison
diminue jusqu'à -23°27'. Au nord du cercle polaire arctique la nuit est permanente.
La situation est inversée dans l'hémisphère sud.
Précession des équinoxes
:
Si l'année n l'équateur coupe l'écliptique en M à l'équinoxe de printemps,
l'année suivante le point d'intersection s'est déplace d'environ 50" dans
le sens rétrograde. Le point M fait le tour de l'écliptique en 26000 ans. L'axe
de rotation de la terre décrit un cône autour de l'axe Oz de l'écliptique. Ce
mouvement résulte de la non sphéricité de la Terre. Actuellement, la droite
SeSh fait un angle de 12° avec la droite PA (grand axe de l'orbite). Cet angle
était nul vers 1250.
Durée des saisons :
A cause de la précession
des équinoxes et de l'ellipticité de l'orbite les saisons sont de durée inégales
(Printemps 92 j 20 h, Eté 93 j 15 h, Automne 89 j 20 h, Hiver 89 j).
Bien
que la distance Soleil-Terre soit plus faible en hiver qu'en été, (dans l'hémisphère
boréal) la Terre reçoit beaucoup plus d'énergie en été qu'en hiver à cause de
l'obliquité des rayons du Soleil et de la durée des jours.
L'applet :
Dans l'applet, les échelles de distance et de temps ne sont évidemment
pas respectées.
J'ai représenté l'orbite dans le plan de l'écliptique, le
Soleil et la Terre. Dans le repère utilisé, le solstice d'hiver correspond à
X positif et Y = 0. Les équinoxes correspondent à X = 0.
Pour figurer le mouvement de rotation de la Terre autour
de son axe, j'ai représenté par un point rouge le mouvement d'un point de latitude donnée.
La boite de dialogue permet de modifier la latitude de ce point. (0° équateur, 90° pôle Nord)
Même pour cette représentation très schématique, le volume des calculs
est très important. Pour maintenir la fluidité de l'animation, la gestion de
la transparence pour l'axe de rotation a été supprimée.
Le cercle tracé
en bleu correspond à la limite entre les zones éclairées et obscures sur la
Terre.
Pour modifier l'angle de vision, cliquer sur le
bouton gauche de la souris puis glisser le curseur dans le cadre
de l'applet.
Pour geler l'animation, cliquer sur le bouton droit de
la souris.
Vérifier que le Soleil semble se lever à l'Est et se coucher à
l'Ouest.
Examiner la situation au moment des solstices et des équinoxes.
Vérifier que pour les points situés au nord du cercle polaire arctique, la nuit
est permanente au solstice d'hiver et que le jour est permanent lors du solstice
d'été.
Si
vous êtes perdu cliquer sur le bouton [ RaZ ]. Dans la position
initiale, on voit le plan de l'écliptique du dessus, l'axe Oy est dirigé vers
l'arrière.
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