Recherche

facebook

Accueil du site || Thèmes || Astronomie || Modèles pour se représenter les mouvements célestes
Comment comprendre les mouvements que nous percevons de là où nous sommes ? Dans cet article, nous présentons une progression du modèle de rotation de la Terre, avec tout autour les étoiles lointaines fixes, à la représentation de notre ciel au-dessus de notre horizon, avec les étoiles en mouvement. De même, à partir de la révolution de la Terre autour du Soleil, nous passons progressivement à un modèle où l’on peut représenter les trajectoires apparentes du Soleil dans notre ciel, tout au long de l’année.

Retour au texte introductif
De la course du Soleil aux cadrans solaires

Les modèles 1, 2, 3 et 4 sont d’abord expliqués sans mention du Soleil. Les mouvements relatifs de la Terre et du Soleil sont d’abord présentés dans les modèle 5, héliocentrique, et 6, géocentrique. Ensuite, nous reprenons les modèles 2, 3 et 4 en y ajoutant la trajectoire apparente du Soleil.

Modèle 1 : la rotation de la Terre

La Terre est ronde et elle tourne sur elle-même autour de l’axe des pôles.

Les étoiles lointaines (toutes les étoiles sauf le Soleil) sont considérées comme fixes. En réalité, les astres sont en mouvement les uns par rapport aux autres mais les étoiles lointaines sont tellement loin que, à notre échelle et sur un laps de temps suffisamment court (quelques années par exemple), on ne perçoit pas leur mouvement.

Modèle 1. La rotation de la Terre.

Modèle 2 : la sphère céleste

De notre Terre, simplement en regardant le ciel, on ne perçoit pas la distance qui nous sépare de chacune des étoiles. Celles-ci semblent toutes circuler sur une voûte. Il sera pratique dans certaines situations de se les représenter accrochées à une grande sphère.

Dans ce modèle-ci, les étoiles sont fixées à une grande sphère au centre de laquelle se trouve la Terre.

Modèle 2. La sphère céleste fixe et la rotation de la Terre.

Modèle 3 : la rotation de la sphère céleste

C’est la rotation de la Terre autour de son axe qui provoque le mouvement apparent des étoiles. En fait, “tout” se passe pour nous comme si c’étaient les étoiles qui tournaient autour de nous.

Dans ce modèle, la sphère des étoiles tourne sur elle-même autour de l’axe des pôles, passant par l’étoile polaire (grosso modo) et non loin de la Croix du Sud.

Modèle 3. La rotation de la sphère céleste.

A la figure suivante, on voit, sur le même modèle, le mouvement apparent de quelques étoiles.

Modèle 3. La rotation de la sphère céleste et le mouvement apparent de quelques étoiles.

Modèle 4 : la moitié du ciel observable depuis un lieu donné

Depuis un lieu d’observation donné, on ne peut observer que la moitié de la sphère céleste, l’autre moitié étant située sous l’horizon. Cette moitié observable varie avec la latitude du lieu.

La figure animée ci-dessous permet d’effectuer pas à pas le passage du modèle 3 au modèle 4. Commencez par réduire la taille apparente de la Terre en déplaçant le curseur entièrement vers la gauche.
Vous pourrez alors progressivement “incliner” la sphère pour placer horizontalement le plan de l’horizon correspondant à la latitude de 50°N.
Enfin, le curseur du mouvement diurne permet de simuler le mouvement apparent des étoiles au cours d’une journée.

Modèle 4 Modèle 4. La rotation de la sphère céleste tenant compte de l’hémisphère qui peut être observé depuis une latitude donnée.

Modèle 5 : la révolution de la Terre dans le modèle héliocentrique

En un an, la Terre accomplit un tour complet autour du Soleil. On parle de la révolution de la Terre. En réalité (ou dans un meilleur modèle), la trajectoire de la Terre n’est pas un cercle mais une ellipse dont l’excentricité est proche de 0 (ellipse peu étirée). Les étoiles lointaines sont considérées comme fixes.

L’axe de rotation de celle-ci sur elle-même ne change pas de direction (par rapport à l’ensemble des étoiles) durant ce trajet. Mais cet axe n’est pas perpendiculaire au plan de révolution de la Terre. Ce plan s’appelle plan de l’écliptique. On représente souvent ce plan horizontalement. Il est clair que la notion d’horizontale n’a pas de sens dans l’absolu dans l’espace.

Modèle 5. La révolution de la Terre autour du Soleil.

Modèle 5 “redressé”. La Terre en mouvement autour du Soleil. On peut “redresser” l’axe des pôles.

Modèle 6 : la révolution du Soleil dans le modèle géocentrique

Pour parvenir à comprendre le mouvement apparent du Soleil pour un observateur terrestre, mieux vaut considérer le modèle géocentrique. Dans celui-ci c’est le Soleil qui accomplit un tour complet autour de la Terre en un an. Les étoiles lointaines sont à nouveau considérées comme fixes. En effet, la distance entre le Soleil et la Terre est extrêmement petite par rapport à celle nous séparant de l’étoile la plus proche. Le mouvement de la Terre sur l’année influence donc très peu les positions apparentes des étoiles les unes par rapport aux autres, même si ces différences minimes de positions relatives sont utiles aux astronomes.

Dans ce cas, c’est le plan de révolution du Soleil qui est appelé plan de l’écliptique.

Ci-dessous, c’est le plan de l’équateur terrestre qui est représenté horizontalement. Le plan de l’écliptique fait un angle de 23°27 avec celui-ci.

Modèle 6. La révolution du Soleil autour de la Terre.

Modèle 6. Mouvement du Soleil autour de la Terre, axe des pôles vertical.

Retour au modèle 2 : la sphère céleste et la trajectoire du Soleil sur l’année

Lancez l’animation “rotation de la Terre”. La Terre tourne autour de son axe au centre de la sphère céleste.

Lancez l’animation “mouvement annuel apparent du Soleil”. Le Soleil avance sur l’écliptique. Lorsqu’il accomplit un tour, la Terre effectue à peu près 365,25 tours. Ici, nous avons accéléré le mouvement apparent du Soleil.

Modèle 2. La sphère des étoiles fixes, avec l’écliptique, et la rotation de la Terre.

Retour au modèle 3 : la rotation de la sphère céleste, avec le mouvement apparent du Soleil

À la figure animée suivante, on peut choisir le moment de l’année puis lancer l’animation montrant le mouvement du Soleil sur une journée, dans le modèle 3.

Modèle 3. La rotation de la sphère céleste et le mouvement apparent du Soleil sur une journée.

La figure animée suivante donne une idée du mouvement apparent hélicoïdal du Soleil sur l’année, dans le modèle 3.

Lorsqu’on lance l’animation, le Soleil entame son mouvement apparent en laissant une trace. On voit alors apparaître une hélice. En réalité, cette hélice comprend 183 spires (jaunes) qui “descendent” du tropique du Cancer céleste au tropique du Capricorne céleste et autant (vertes) qui “remontent”. Dans cette animation, nous n’en avons mis qu’une douzaine.

Modèle 3. La rotation de la sphère céleste et le mouvement apparent du Soleil sur une année.

Modèle 4 : la moitié du ciel observable depuis un lieu donné, avec le mouvement apparent du Soleil

 

Retour au texte introductif
De la course du Soleil aux cadrans solaires