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​© 2020- Sebastien Beaucourt                                                                                                                                                                                         

COMBIEN DE TEMPS DURE UN JOUR (1/2) ?

COMMENT A-T-ON CALCULE ...

par Sébastien Beaucourt, médiateur scientifique

Voici une question bien surprenante, tant la réponse nous parait évidente. Pour le commun des mortels un jour dure 24 heures. Mais est-ce aussi évident ? En pratique, les astronomes distinguent deux « jours » différents : le jour sidéral et le jour solaire.

Le jour sidéral

Le jour sidéral est la durée qui sépare deux passages consécutifs des étoiles au méridien d’un même lieu. Cela correspond donc à la rotation de la Terre sur elle-même. La durée du jour sidéral est de 23 heures 56 min 04 secondes.

Le jour solaire

Le jour solaire est celui que nous utilisons dans la vie quotidienne. C’est la durée qui sépare deux passages consécutifs du Soleil, au méridien (vers le sud dans l’hémisphère nord) d’un même lieu. Le jour solaire est la combinaison de deux mouvements : la rotation de la Terre sur elle-même et le déplacement de notre planète autour du Soleil (la révolution) pendant la durée du jour sidéral.

Quelle est la durée du jour solaire ?

En simplifiant un peu, on peut considérer que la Terre parcourt en une année, un cercle de 360° en 365 jours. Chaque jour, la Terre se déplace d’un angle d’environ un degré (360/365 = 0,98°) autour du Soleil.

Un jour solaire correspond donc à un tour de la Terre sur elle-même (360°) + 0,98° qui correspond au déplacement journalier de la Terre autour du Soleil. Il faut donc calculer en combien de temps notre planète accomplit un angle de 1° sur elle-même :

(0,98 x 23h56)/360 = 3,90 min, soit environ 4 minutes.

La durée moyenne du jour solaire est donc de : 23h56 + 4 min = 24 heures.

LA TERRE TOURNE SUR ELLE-MÊME EN 23h56. MAIS PENDANT CE TEMPS-LA, ELLE S'EST ÉGALEMENT DÉPLACÉE AUTOUR DU SOLEIL. AINSI UN MÊME POINT A LA SURFACE DE LA TERRE REVIENT FACE AU SOLEIL AU BOUT DE 24h.

Irrégularités du jour solaire

Cependant, les 24 heures du jour solaire ne sont qu’une moyenne. En effet, cette durée varie au cours de l’année pour deux raisons :

PREMIÈRE RAISON : l’orbite terrestre est légèrement ovale, ce n’est pas un cercle parfait. Cela implique que la vitesse de déplacement de notre planète n’est pas constante (voir 2ème loi de Kepler). La Terre se déplace plus rapidement sur son orbite lorsqu'elle est au plus près du Soleil (périhélie), elle ralentie lorsqu’elle s’en trouve au plus loin (aphélie).

Sur le schéma ci-dessous, l’ellipticité de l’orbite terrestre a été fortement exagérée (en réalité, l’orbite de la Terre est très proche d’un cercle). Lorsque la Terre passe au périhélie, son déplacement autour du Soleil (angle a) est plus important que lors de son passage à l’aphélie (angle b). En conséquence, lorsque la Terre est au plus près du Soleil, le jour solaire dure plus de 24 heures. Lors du passage à l’aphélie, la durée du jour solaire est inférieure à 24h.

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