quel temps fait -il?

[rahane]

hello

suite à la fois au visionnage de cet excellent document
https://www.youtube.com/watch?v=ulefzm-nVY8
et m'a petite question posée dans un autre sujet mais à propos de jupiter que je reformule à propos du soleil tellement cela parait évident que la question se pose d'abord à cet endroit.
la terre tournant autour du barycentre Terre/Lune décrit une sinusoïde autour de son " chemin" autour du soleil sur une année indexée( la sinusoïde ) sur le cycle lunaire soit environ 14jours d'un coté et 14 jours de l'autre
si l'amplitude kilométrique de la sinusoïde est assez négligeable au regard des distances qui sépare la terre du soleil par contre cela change un chouïa l'angle d'orientation de la terre dans l'espace
donc il devrait y avoir une variation sur 28 jours de l'heure du lever et du coucher du soleil avec sur ces 28 jours plusieurs points de variation maximale
de combien exactement?
est ce perceptible à vue humaine? ( pour un observateur du temps solaire)
-----

[Nicophil]

Bonjour,

par contre cela change un chouïa l'angle d'orientation de la terre dans l'espace
donc il devrait y avoir une variation sur 28 jours

Mais non !
https://fr.wikipedia.org/wiki/Nutation

[rahane]

Bonjour,

Mais non !
https://fr.wikipedia.org/wiki/Nutation

ça a quelquechose à voir avec ma question?

[Gilgamesh]

si l'amplitude kilométrique de la sinusoïde est assez négligeable au regard des distances qui sépare la terre du soleil par contre cela change un chouïa l'angle d'orientation de la terre dans l'espace

Non, il faut considérer la Terre comme un gyroscope, son axe de rotation est constant (à la précession et nutation près), il n'est pas modifié par la forme de l'orbite.

[A voir en vidéo sur Futura]

[rahane]

j'espère bien que l'axe de rotation est constant...lol
l'orbite générale est légèrement elliptique tout ça c'est ok
l'objet de ma question est la sinusoïde que décrit la terre dans sa giration autour du barycentre du couple Terre/ lune et le différentiel de position que cela implique au moment du passage jour/nuit (la terre ne change pas d'axe de rotation pour autant)
si elle suit une sinusoïde répétitive tout en tournant sur elle-même alors il me semble que ça change non pas la durée du jour ou de la nuit mais le temps dans lequel cela se produit cela doit faire varier le jour "solaire", non ?

[rahane]

j'essaye de me représenter le rapport des distances et des vitesses
le périmètre de la terre 40000km , un tour en 24h à à peu près 1600km/h
un tour complet du soleil= 942 480 000 km par an sans chipoter sur l'ellipse
soit 2 582 137km par jour!
bon alors c'est sur qu'une légère déviation de 4650km sur la droite ou la gauche ça joue peu

ça décoiffe pas mal la vitesse de la terre....
pas trop intérêt à qu'un touriste gare son vaisseau en travers de la route.
finalement le tour qu'elle fait sur elle-même est plutot lent par rapport à sa vitesse de... propulsion

qu'est ce qui la fait avancer si vite?
pourquoi est ce qu'elle tourne autour d'elle-même et autour du soleil en fait?
d'où vient la force qui génère ce mouvement?

[Gilgamesh]

si elle suit une sinusoïde répétitive tout en tournant sur elle-même alors il me semble que ça change non pas la durée du jour ou de la nuit mais le temps dans lequel cela se produit cela doit faire varier le jour "solaire", non ?

Je ne comprend pas le sens de ce qui est en gras. Tu peux reformuler ?

qu'est ce qui la fait avancer si vite?
pourquoi est ce qu'elle tourne autour d'elle-même et autour du soleil en fait?
d'où vient la force qui génère ce mouvement?

La vitesse des planètes est acquise dès l'origine, lors de l'effondrement du nuage protoplanétaire. Le nuage en se contractant conserve son moment de rotation qui est le produit de sa vitesse angulaire par son rayon. Si le rayon diminue, la vitesse angulaire augmente.

Tu peux lire cette page : Aplatissement et rotation du disque proto-solaire

[rahane]

Je ne comprend pas le sens de ce qui est en gras. Tu peux reformuler ?
[/URL]

il semble qu'il y ait une différence entre la notion de jour( 24H) et la notion de tour de la terre sur elle-même par rapport au soleil

si j'ai bien compris la définition d'un jour"solaire" c'est le temps que met la terre pour se retrouver dans la même position par rapport au soleil en faisant un tour sur elle-même, c'est la notion de "par rapport au soleil " qui change la notion de tour( qui est différente de la notion de 24h , de jour)
alors si le chemin n'est pas linéaire mais sinusoïdal ,cela doit faire varier aussi la notion de tour par rapport au soleil.

[Lansberg]

Bonsoir,

si j'ai bien compris la définition d'un jour"solaire" c'est le temps que met la terre pour se retrouver dans la même position par rapport au soleil en faisant un tour sur elle-même,

Vu depuis la Terre, c'est plutôt le temps que met le Soleil pour repasser par le méridien du lieu d'observation. C'est en moyenne 24 h (il y a une variation en gros de +/- 1/4 d'heure au maximum). Cela nécessite un peu plus ou un peu moins d'un tour de Terre sur elle-même !.

Si au lieu de prendre le Soleil, on choisit une étoile, alors il faudra 23h56min pour qu'elle repasse par le méridien. La Terre aura fait à ce moment un tour sur elle-même (jour sidéral).

c'est la notion de "par rapport au soleil " qui change la notion de tour( qui est différente de la notion de 24h , de jour)
alors si le chemin n'est pas linéaire mais sinusoïdal ,cela doit faire varier aussi la notion de tour par rapport au soleil.

Il faut oublier cette histoire de sinusoïde.
Il faut un peu plus ou un peu moins de 24 h pour que le Soleil repasse par le méridien d'un lieu, et cette variabilité provient de l'ellipticité de l'orbite terrestre et de l'inclinaison de son axe de rotation par rapport à l'écliptique (équation du temps).

[LeMulet]

D'accord, après quelques efforts je vois ce que vous voulez dire.

Effectivement, en m'imaginant la chose (et si je ne m'abuse) je vois que la Terre recule ou avance un peu sur sa trajectoire sinusoidale (elle l'est en effet du fait que la Lune et la Terre sont en rotation autour de leur barycentre).
Si l'orbite de la Terre était circulaire, ça ne changerait rien au moment où un méridien se retrouverait à nouveau face au Soleil.
Par contre, comme son orbite est légèrement elliptique, l'avance ou le recul sur ce type de trajectoire produit un petit décalage du moment où un méridien se retrouve en face du Soleil.

L'effet est vraiment très très faible et sans trop m'avancer et à vue de nez la variation doit être d'un ordre de grandeur inférieur à la seconde.
Il faudrait faire le calcul et c'est une question intéressante.

[Lansberg]

D'accord, après quelques efforts je vois ce que vous voulez dire.

Effectivement, en m'imaginant la chose (et si je ne m'abuse) je vois que la Terre recule ou avance un peu sur sa trajectoire sinusoidale (elle l'est en effet du fait que la Lune et la Terre sont en rotation autour de leur barycentre).

Cela n'a pas d'effet sur la durée du jour solaire.

Si l'orbite de la Terre était circulaire, ça ne changerait rien au moment où un méridien se retrouverait à nouveau face au Soleil.

Le Soleil passerait au méridien (au sud) au bout de 24h. A condition que l'axe de rotation de la Terre soit perpendiculaire au plan de l'orbite.

Par contre, comme son orbite est légèrement elliptique, l'avance ou le recul sur ce type de trajectoire produit un petit décalage du moment où un méridien se retrouve en face du Soleil.

L'effet est vraiment très très faible et sans trop m'avancer et à vue de nez la variation doit être d'un ordre de grandeur inférieur à la seconde.
Il faudrait faire le calcul et c'est une question intéressante.

L'ellipticité fait que le passage du Soleil au méridien est en retard ou en avance de +/- 7,7 min au maximum (début Avril et début Octobre).
A cela s'ajoute l'obliquité de l'axe de rotation qui entraine une avance ou un retard de +/- 15 min environ qui amplifie ou atténue l'effet précédent.

Pour les détails voir, l'équation du temps : http://freveille.free.fr/Equation_du_temps.html

Pour avoir l'heure légale (de la montre) du passage du Soleil au méridien (midi solaire) on fera :
Heure légale = Heure solaire (soit 12h) + Correction longitude (positive à l'ouest du méridien de Greenwich) + 1 h (ou 2 l'été) + Correction "Équation du temps"

Par exemple aujourd'hui, pour Bordeaux (correction en longitude de + 2min15s) avec une équation du temps de +12 min, l'heure légale de passage du Soleil au méridien aura lieu à : 12h + 2min15 + 1 + 12 min = 13h14min15s.
Au méridien de Greenwich (longitude 0°) et sans heure d'hiver le passage a lieu à 12h12min. Le Soleil a du retard au passage au méridien. La Terre fait un tour sur elle-même par rapport aux étoiles en ~ 23h56min. Les 16 min de plus correspondent à 4° (d'où une rotation de 364° pour que le Soleil repasse au méridien).

[LeMulet]

Cela n'a pas d'effet sur la durée du jour solaire.

Ca a un effet, réfléchissez à nouveau.

Sinon, tout ce que vous dites est juste...mais ce n'est pas la question.

Le Soleil passerait au méridien (au sud) au bout de 24h. A condition que l'axe de rotation de la Terre soit perpendiculaire au plan de l'orbite.

Exact, mais j'ai simplifié le problème dans un premier temps.

[Lansberg]

Ca a un effet, réfléchissez à nouveau.

A court terme ??

[LeMulet]

A court terme ??

Tout à fait.
Une manière de comprendre cette histoire de recul et d'avance de la Terre sur sa trajectoire consiste à visualiser la chose en plusieurs étapes.

Première étape :
Comprendre que la Lune ne tourne pas autour de la Terre à proprement parler.
La Terre et la Lune forment un système en rotation autour de leur barycentre.
La Terre tourne autour du barycentre.
La Lune tourne autour du barycentre.
C'est à ce barycentre qu'on fait référence lorsqu'on parle communément de la rotation de la Terre "autour du Soleil" (on néglige la Lune et aussi le nouveau barycentre barycentre/Soleil, bref)

Si maintenant on visualise la chose, isolé, "immobile" dans l'espace (sans parler de mouvement de la Terre "autour du Soleil"), on voit bien que la Terre a une vitesse qui diffère à chaque instant.
A chaque demi-tour le sens de ce vecteur s'inverse.

Deuxième étape :
On visualise la chose, en mouvement autour du Soleil.
Ca veut dire que le barycentre du système Terre-Lune suit une orbite (NON sinusoïdale celle là).
Si la Terre était centrée sur ce barycentre, sa vitesse serait celle du barycentre, MAIS, comme la Terre est en rotation autour de ce barycentre, en mécanique newtonienne sa vitesse propre de rotation autour du barycentre s'ajoute à celle de la vitesse du barycentre lui-même.

Donc, si vous projetez la position de la Terre sur l'orbite suivi par le barycentre, mettons toutes les heures (pour visualiser), vous constaterez que la distance entre ces points varie légèrement: Cette distance oscille autour d'une longueur moyenne.

Par contre, pour la question de l'orbite circulaire/elliptique, je me rend compte que je me suis trompé (si je ne m'abuse à nouveau )
Même une trajectoire circulaire induit l'oscillation autour de la moyenne (et ça dépend de la période de "rotation de la Lune" autour de la Terre...)
En fait, la trajectoire elliptique produit bien une variation de la durée du jour solaire, mais ce phénomène est indépendant de celui évoqué par Rahane.

[rahane]

merci d'avoir recentré le tout autour de mon questionnement
( j'avais ben compris toutes les autres prises en compte mais ce n'était pas ma question)

[Lansberg]

Deuxième étape :
On visualise la chose, en mouvement autour du Soleil.
Ca veut dire que le barycentre du système Terre-Lune suit une orbite (NON sinusoïdale celle là).
Si la Terre était centrée sur ce barycentre, sa vitesse serait celle du barycentre, MAIS, comme la Terre est en rotation autour de ce barycentre, en mécanique newtonienne sa vitesse propre de rotation autour du barycentre s'ajoute à celle de la vitesse du barycentre lui-même.

Donc, si vous projetez la position de la Terre sur l'orbite suivi par le barycentre, mettons toutes les heures (pour visualiser), vous constaterez que la distance entre ces points varie légèrement: Cette distance oscille autour d'une longueur moyenne.

Une petite démonstration mathématique que cela modifie la durée du jour ?

[Lansberg]

Reprenons donc la question :

donc il devrait y avoir une variation sur 28 jours de l'heure du lever et du coucher du soleil avec sur ces 28 jours plusieurs points de variation maximale
de combien exactement?
est ce perceptible à vue humaine? ( pour un observateur du temps solaire)

Les positions calculées du Soleil et des planètes sont rapportées au barycentre du système Terre-Lune (qui décrit l'ellipse autour du Soleil). Les positions observées sont par contre rapportées au centre de la Terre.
Quelle est la divergence entre les positions observées et calculées ? Le centre de la terre décrivant un cercle de moins de 5000 km autour du barycentre en presque 1 mois, la divergence de position par exemple pour le Soleil est de moins de 6,4" d'angle !
Donc d'un jour sur l'autre c'est totalement négligeable et imperceptible car masqué par d'autres effets beaucoup plus significatifs comme la réfraction de l'air qui "remonte" le Soleil à l'horizon de 35' d'angle en moyenne (ça signifie qu'on voit le Soleil au-dessus de l'horizon alors qu'il est encore au-dessous. Un mirage donc !).

[mach3]

Je suis en train de bricoler un truc sous excel, il semblerait bien que ça modifie la durée du jour, mais il faut forcer sur la distance Terre-barycentre pour percevoir quelque chose (variations de l'ordre du pourcent si la distance au barycentre est de l'ordre de 10% de la distance terre-soleil...). Avec les valeurs réelles, c'est franchement négligeable devant d'autres effets.

m@ch3

[Nicophil]

Les 16 min de plus correspondent à 4° (d'où une rotation de 364° pour que le Soleil repasse au méridien).

Non non, l'heure solaire "vraie" prend un quart d'heure de retard (ou d'avance) mais... c'est en cumulé des jours solaires "apparents" ! Qui eux durent seulement 30 secondes max de plus ou de moins que le jour moyen de 24h00'00".
https://fr.wikipedia.org/wiki/Temps_...laire_apparent

[Lansberg]

Merci de corriger. Il s'est en effet écoulé 23h59min40s entre deux passages du Soleil au méridien entre le 27 et le 28/11 ce qui fait que par rapport au jour sidéral, la Terre a tourné sur elle-même de presque 361° (ce qui est normal !).

[rahane]

sur la question de : " est ce qu'il y a une variation perceptible d'un point de vue humain?"
la réponse est non , rien que la prise en compte des effets de réfraction atmosphérique se superpose en occultation du phénomène
mais sur la question: "est ce une variation négligeable?"
à l'ère du temps atomique et selon l'objet de certains calculs je ne pense pas.
ce qui serait interessant c'est de calculer ( ce qui m'est impossible ) à quel moment de la sinusoïde la variation est maximale
selon l'objet du calcul
quand la terre est au maximum d'amplitude ou à 0 d'amplitude la situation par rapport au soleil doit être équivalente
ce qui n'est pas le cas dans la position "mi-amplitude"

imaginons une situation particulière: un géocroiseur qui arriverait pile en face de la course de la terre selon le même axe au moment X
vu la vitesse des deux éléments terre et géocroiseur il se pourrait qu'il soit en quelque sorte dans un "angle mort" si on ne tient pas compte du moment exact de la sinusoïde dans les calculs de trajectoires.

bien sur dans la question des calculs de trajectoire on doit plutot calculer le moment où l'attraction jouerait défavorablement .
mais en ne calculant pas exactement la position de la terre à un moment X même si la variation induite par la position de la terre est négligeable en apparence , cela peut fausser l'évaluation de la trajectoire d'un géocroiseur.

[Lansberg]

"est ce une variation négligeable?"
à l'ère du temps atomique et selon l'objet de certains calculs je ne pense pas.

Tout dépend de ce qu'on entend par "objet de certains calculs".

ce qui serait interessant c'est de calculer ( ce qui m'est impossible ) à quel moment de la sinusoïde la variation est maximale

Quelle variation ? Celle du centre de la Terre qui décrit cette "sinusoïde" dont l'amplitude est de +/- 4600 km en moyenne par rapport à l'ellipse ? A ce moment, l'amplitude maximale est atteinte à la pleine Lune et à la nouvelle Lune.

selon l'objet du calcul
quand la terre est au maximum d'amplitude ou à 0 d'amplitude la situation par rapport au soleil doit être équivalente
ce qui n'est pas le cas dans la position "mi-amplitude"

Ce serait bien de reformuler la question en s'appuyant sur le schéma suivant (le barycentre est matérialisé par la cible rouge) :

[rahane]

merci pour l'illustration qui est top
le temps qui sert de référence pour mesurer la succession jour et nuit dépend de la rotation de la terre autour de son propre centre par rapport au soleil et de sa position sur l'ellipse annuelle ( sa course autour du soleil)

dans le schéma quand le barycentre le centre de la terre et le centre du soleil sont alignés comme en cas de pleine lune ou nouvelle lune cela doit correspondre au partage type jour /nuit donc une situation de temps dans la moyenne du rapport jour nuit en fonction de la situation de la terre sur le parcours annuel autour du soleil

dans les phases premier quart et dernier quart, là le barycentre le centre de la terre et celui du soleil ne sont pas alignés mais néanmoins le barycentre et le centre de la terre sont sur le parcours du barycentre et équidistants du soleil tous les 2.
là aussi il me semble que la rotation de la terre sur elle même doit s'inscrire dans le cadre de la journée moyenne de la période de l'année

mais il y a une phase qui n'est pas sur le dessin qui se situe entre nouvelle lune et premier quart où là les trois centres barycentre soleil terre ne sont pas alignés entre eux ni équidistants au soleil.
là le temps jour/nuit n'est pas le même
et il y a 3 autres instants correspondant à 1/8ème de lunaison avec une situation analogue de non alignement du barycentre centre terre et centre soleil
et à ces moments là il doit y avoir distorsion du temps( au sens de l'écoulement jour/nuit par rapport à la moyenne liée à la situation de la terre dans son parcours annuel) et une variation de perception des repères par rapport à l'espace ( planètes lentes)

[Lansberg]

Bonjour,

merci pour l'illustration qui est top
le temps qui sert de référence pour mesurer la succession jour et nuit dépend de la rotation de la terre autour de son propre centre par rapport au soleil et de sa position sur l'ellipse annuelle ( sa course autour du soleil)

dans le schéma quand le barycentre le centre de la terre et le centre du soleil sont alignés comme en cas de pleine lune ou nouvelle lune cela doit correspondre au partage type jour /nuit donc une situation de temps dans la moyenne du rapport jour nuit en fonction de la situation de la terre sur le parcours annuel autour du soleil

dans les phases premier quart et dernier quart, là le barycentre le centre de la terre et celui du soleil ne sont pas alignés mais néanmoins le barycentre et le centre de la terre sont sur le parcours du barycentre et équidistants du soleil tous les 2.
là aussi il me semble que la rotation de la terre sur elle même doit s'inscrire dans le cadre de la journée moyenne de la période de l'année

On en revient à mon message 17.

Prenons la situation "New Moon" : imaginons un plan passant par le centre de la terre et perpendiculaire à la ligne joignant le centre du Soleil à celui de la Terre. Ce plan partage la Terre en deux parties, une dans la nuit et l'autre dans le jour. La Terre tournant sur elle-même, un observateur à sa surface voit le Soleil se lever ou se coucher quand il franchit ce plan. Si on déplace la Terre pour superposer son centre avec le barycentre, cela donne exactement la même chose. C'est à dire que notre observateur verrait le Soleil se lever ou se coucher aux mêmes heures. C'est notre point de départ.

Plaçons-nous maintenant au premier quartier (presque 8 jours plus tard sur le schéma). Cette fois-ci il n'y a plus d'alignement entre centre du Soleil, barycentre et centre de la Terre. Imaginons de nouveau que le centre de la Terre soit confondu avec le barycentre et faisons passer le plan perpendiculaire qui délimite le jour et la nuit (a) et refaisons la même opération avec le centre décalé par rapport au barycentre (b). Il y a un angle entre les deux plans, ce qui veut dire qu'un observateur dans la situation (a) devrait voir le Soleil se lever un peu avant que s'il était placé en (b). L'angle entre les deux plans correspond à tan^-1 de 4700/150 000 000 (4700 km étant la distance entre le barycentre et le centre et l'autre valeur la distance Soleil Terre). Cela fait 6,4" d'arc. Et c'est sur 8 jours. Si on ramène ça sur un jour on trouve 0,8" d'arc. Ramené en temps ça représente environ 5/100 de seconde pour que la rotation terrestre fasse passer le plan de a en b.

mais il y a une phase qui n'est pas sur le dessin qui se situe entre nouvelle lune et premier quart où là les trois centres barycentre soleil terre ne sont pas alignés entre eux ni équidistants au soleil.
là le temps jour/nuit n'est pas le même

Cela ne change rien sur le fond. "Le temps jour/nuit n'est pas le même" ne veut rien dire. Il y a seulement un décalage temporel pour les lever et coucher du Soleil entre la situation observée et ce qu'elle serait si le centre de la terre se déplaçait sur l'ellipse.

En conclusion, le fait que le centre et le barycentre ne soient pas habituellement confondus n'a strictement aucune influence sur la rotation de la terre sur elle-même (23h56min4s par rapport aux étoiles). Il y a toujours une moitié de la Terre dans le jour et l'autre dans la nuit. Le mouvement du centre de la Terre autour du barycentre modifie la position du plan de partage jour/nuit par rapport à ce qu'il serait si ces deux points étaient confondus. Cela entraîne une modification de la position du Soleil de quelques secondes d'arc au maximum et mathématiquement un décalage "horaire" des levers et couchers du soleil insignifiant (et masqué par d'autres phénomènes plus importants comme cela a déjà été souligné)

[rahane]

il me parait évident que quelque soit la position de la terre il y a toujours une moitié éclairée et une moitié dans la nuit
la durée du jour, elle est dépendante de sa vitesse de rotation et il est évident qu'une infime variation n'est pas sensoriellement parlant perceptible sur terre sur ce point.
je ne suis pas assez calée pour concevoir si l'interférence entre la giration autour du barycentre et de son propre centre engendrerait une variation de cette vitesse (un peu comme la variation de vitesse (ou de vitesse relative) des corps sur une ellipse)
( sujet qui en lui-même me semble intéressant mais plutot en raison d'un impact éventuel sur la biologie et les rythmes circadiens)
parce qu'en fait on est tellement habitué à l'idée d'un temps officiel indexés sur des heures fixes et identiques qu'on en oublie que le temps du vivant lui ne se soucie pas de nos horloges.

Dans l'espace où les objets sont en déplacement à de très hautes vitesses malgré les distances et les rapports de volume ou de masse, pour compter le temps et les distances il faut prendre des points de repères, généralement le centre le plus effectif par rapport au calcul, et des angles formés avec d'autres repères
sinon comment calculer une trajectoire?

alors même si 6,4" d'arc font peu, à l'instant T de calculer un croisement de trajectoires ça peut faire beaucoup compte tenu des distances et des vitesses, déjà à la base si en établissant la position d'un autre objet d'un point de vue géocentré on ne tient pas compte de l'infime variation de position du point d'observation et qu'on prend en référence la moyenne habituelle

si j'ai tout compris du problème des barycentres le soleil lui aussi tourne à la fois sur lui-même et autour de barycentres
et je suppose qu'il en est de même pour jupiter saturne et d'autres astres de référence alors ça peut faire beaucoup d'infimes variations cumulées.
si pour chaque astres servant de repère habituels dans notre système solaire il y a une infime variation de position

[Lansberg]

C'est le travail des spécialistes en astrométrie de prendre en compte les multiples facteurs qui interviennent dans les calculs de position et de trajectoire, de définir les systèmes de coordonnées et les transformations permettant de passer d'un système à l'autre.
Positionner un objet dans le ciel nécessite un système de référence qui est construit à partir d'étoiles dont les positions sont connues à une époque donnée avec la possibilité de calculer leur position à des époques différentes.
C'est un domaine de mieux en mieux maîtrisé (les nombreux succès astronautiques sont là pour le prouver).