4 : Terre, Lune et Ciel
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Si l'orbite de la Terre forme presque un cercle parfait (comme nous l'avons vu dans les chapitres précédents), pourquoi fait-il plus chaud en été et plus froid en hiver dans de nombreuses régions du monde ? Et pourquoi les saisons en Australie ou au Pérou sont-elles opposées à celles des États-Unis ou de l'Europe ?
L'histoire raconte que Galilée, alors qu'il quittait la salle de l'Inquisition après s'être rétracté de la doctrine selon laquelle la Terre tourne et tourne autour du Soleil, a dit sous son souffle : « Mais elle bouge quand même ». Les historiens ne savent pas si l'histoire est vraie, mais Galilée savait certainement que la Terre était en mouvement, quoi qu'en disent les autorités de l'Église.
Ce sont les mouvements de la Terre qui produisent les saisons et nous donnent nos mesures de l'heure et de la date. Les mouvements de la Lune autour de nous fournissent le concept du mois et du cycle des phases lunaires. Dans ce chapitre, nous examinons certains des phénomènes fondamentaux de notre monde quotidien dans leur contexte astronomique.
- 4.1 : Ciel et Terre
- Le système terrestre de latitude et de longitude utilise les grands cercles appelés méridiens. La longitude est fixée arbitrairement à 0° à l'Observatoire royal de Greenwich, en Angleterre. Un système de coordonnées célestes analogue est appelé ascension droite (RA) et déclinaison, avec 0° de déclinaison à partir de l'équinoxe de printemps. Ces systèmes de coordonnées nous aident à localiser n'importe quel objet sur la sphère céleste. Le pendule de Foucault est un moyen de démontrer que la Terre tourne.
- 4.2 : Les saisons
- Le cycle familier des saisons résulte de l'inclinaison de 23,5° de l'axe de rotation de la Terre. Au solstice d'été, le Soleil est plus haut dans le ciel et ses rayons frappent la Terre plus directement. Le soleil est dans le ciel pendant plus de la moitié de la journée et peut chauffer la Terre plus longtemps. Au solstice d'hiver, le soleil est bas dans le ciel et ses rayons apparaissent sous un angle plus large ; de plus, il est debout pendant moins de 12 heures, de sorte que ces rayons ont moins de temps pour se réchauffer.
- 4.3 : Respecter le temps
- L'unité de base du temps astronomique est le jour, soit le jour solaire (calculé par le Soleil), soit le jour sidéral (calculé par les étoiles). Le temps solaire apparent est basé sur la position du Soleil dans le ciel, et le temps solaire moyen est basé sur la valeur moyenne d'un jour solaire au cours de l'année. Par accord international, nous définissons 24 fuseaux horaires dans le monde, chacun ayant sa propre heure standard. La convention de la ligne de changement de date internationale est nécessaire pour rapprocher les temps des différentes parties de la Terre.
- 4.4 : Le calendrier
- Le problème fondamental du calendrier est de concilier les durées incommensurables du jour, du mois et de l'année. La plupart des calendriers modernes, à commencer par le calendrier romain (julien) du premier siècle avant notre ère, négligent le problème du mois et se concentrent sur l'obtention du nombre correct de jours par an en utilisant des conventions telles que l'année bissextile. Aujourd'hui, la plupart des pays du monde ont adopté le calendrier grégorien établi en 1582 tout en trouvant des moyens de coexister avec le système des mois des calendriers lunaires.
- 4.5 : Phases et mouvements de la Lune
- Le cycle mensuel des phases de la Lune résulte du changement d'angle de son éclairage par le Soleil. La pleine lune n'est visible dans le ciel que pendant la nuit ; les autres phases sont également visibles le jour. Comme sa période de révolution est la même que sa période de rotation, la Lune garde toujours la même face vers la Terre.
- 4.6 : Les marées océaniques et la lune
- Les marées océaniques biquotidiennes sont principalement le résultat de la force différentielle de la Lune sur la matière de la croûte terrestre et de l'océan. Ces forces de marée font en sorte que l'eau de mer s'écoule dans deux renflements de marée situés de part et d'autre de la Terre ; chaque jour, la Terre tourne à travers ces renflements. Les marées océaniques réelles sont compliquées par les effets supplémentaires du soleil et par la forme des côtes et des bassins océaniques.
- 4.7 : Éclipses de soleil et de lune
- Le Soleil et la Lune ont à peu près la même taille angulaire (environ 1/2°). Une éclipse solaire se produit lorsque la Lune se déplace entre le Soleil et la Terre, projetant son ombre sur une partie de la surface de la Terre. Si l'éclipse est totale, la lumière provenant du disque brillant du Soleil est complètement bloquée et l'atmosphère solaire (la couronne) apparaît. Les éclipses solaires se produisent rarement en un seul endroit, mais elles font partie des sites les plus spectaculaires de la nature. Une éclipse lunaire se produit lorsque la Lune entre sur Terre. »
Miniatures : La Terre est suspendue au-dessus du télescope spatial Hubble alors qu'il est réparé, telle qu'elle a été prise à bord de la navette spatiale Atlantis le 9 décembre 1993. Le continent rougeâtre est l'Australie, sa taille et sa forme sont déformées par l'objectif spécial. Comme les saisons dans l'hémisphère sud sont opposées à celles de l'hémisphère nord, c'est l'été en Australie en ce jour de décembre. (source : modification des travaux de la NASA)