Jours de solstices et équinoxes

Dans le détail ...

« E pur, si muove ! » - littéralement "Et pourtant, elle tourne !" -, s'exclama Galileo Galilei au lendemain de son procès intenté pour hérésie. Oui, elle tourne, notre Terre. Sur elle-même, tout d'abord. Autour du Soleil, ensuite. Aux yeux de l'observateur terrestre, c'est toutefois le Soleil qui semble effectuer cette rotation quotidienne et cette révolution annuelle autour de notre planète. En effet : n'apparaît-il pas chaque matin à l'est du ciel avant de culminer dans le méridien du lieu puis de disparaître sous l'horizon occidental le soir venu ? A l'instar des autres étoiles, notre Soleil semble donc parcourir le ciel d'est en ouest. Toutefois, au contraire des autres étoiles, notre Soleil décrit une trajectoire chaque jour différente - plus ou moins étendue selon la saison - aux latitudes intermédiaires s'entend (*):

• aux alentours du solstice d'été en effet, il apparaît dans l'angle nord-est du ciel, culmine non loin du zénith puis disparaît dans l'angle nord-ouest du ciel. A cette époque de l'année, notre Soleil décrit donc la trajectoire la plus longue qui soit. La durée des journées s'en ressent, la température de l'air également.
• au solstice d'hiver en revanche, notre Soleil apparaît dans l'angle sud-est du ciel, culmine à faible hauteur au-dessus de l'horizon puis disparaît dans l'angle sud-ouest du ciel. A cette époque de l'année, le Soleil décrit donc la trajectoire la plus brève qui soit. S'ensuivent des journées de courte durée et des températures extérieures fraîches, voire glaciales.
• aux équinoxes de printemps et d'automne enfin, le Soleil se lève précisément à l'est du ciel et disparaît plein ouest. La durée du jour avoisine les 12 heures. L'air extérieur affiche une température intermédiaire entre l'hiver et l'été.

(*) Au niveau des pôles terrestres, le Soleil semble décrire une trajectoire strictement parallèle à l'horizon, dont la hauteur au-dessus de l'horizon varie au fil des saisons de l'année. S'ensuit l'alternance d'une journée de 24 heures et d'une nuit de 24 heures, entrecoupées d'une période crépusculaire.

Variation de la trajectoire apparente du Soleil au fil des saisons de l'année aux latitudes intermédiaires

Ci-après figurent les zones terrestres éclairées par le Soleil en trois instants précis de l'année : au moment des solstices d'été et d'hiver, ainsi qu'à l'équinoxe de printemps.

Variation d'ensoleillement de la surface terrestre au fil de l'année (à 13h GMT), du solstice d'hiver (à gauche) au solstice d'été (à droite) en passant par l'équinoxe de printemps (au centre) (**).

C'est à déterminer avec précision les instants auxquels surviennent l'équinoxe de printemps, le solstice d'été, l'équinoxe d'automne et le solstice d'hiver depuis l'an 4713 avant notre ère que vous invite ce logiciel. Pour ce faire, il combine divers algorithmes d'astrométrie (relatifs au positionnement des astres sur la voûte céleste) empruntés aux articles scientifiques dont la liste figure ci-après.

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Ressources bibliographiques

Borkowski, K.M., "ELP 2000-85 and the Dynamical Time - Universal Time Relation", Astronomy and Astrophysics, 205 (1988), L8-L10.
Bureau des Longitudes, "Introduction aux Ephémérides Astronomiques", EDP Sciences 1998.
Centre de Données Astronomiques de Strasbourg : http://cdsweb.u-strasbg.fr .
Chapront-Touzé, Michelle et Chapront, Jean, "Lunar Tables and Programs from 4000 BC to AD 8000", Willmann-Bell, Richmond, 1991, pp 6-7.
JPL Horizons : http://ssd.jpl.nasa.gov/horizons.html.
Simon, J.L., Bretagnon, P., Chapront, J., Chapront-Touzé, M., Francou, G., Laskar, J., "Numerical expressions for precession formulae and mean elements for the Moon and the planets", Astronomy Astrophysics 282, 663-683 (1994).
Stephenson, F.R., "Historical Eclipses and Earth Rotation", Cambridge University Press, Cambridge, 1997.
Stephenson, F.R. et Morrison, L.V., "Long-Term Fluctuations in the Earth's Rotation : 700 BC to AD 1990", Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Ser. A, 351 (1995), 165-202.
Stephenson, F.R. et Morrison, L.V., "Long-Term Changes in the Rotation of the Earth : 700 BC to AD 1980", Philosophical Transactions of the Royal Society of London, Ser. A, 313 (1984), 47-70.

(**) Cette simulation a été effectuée au moyen de l'outil de cartographie géographique OpenLayers. Le script de détermination des zones de jour et de nuit a été emprunté à Jean-Marc Viglino. Il est protégé par la licence OpenSource BSD compatible CeCILL-B.