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  • Equinoxes et inclinaison de l'axe

  • Toutes vos questions sur les planètes et satellites du système solaire
Toutes vos questions sur les planètes et satellites du système solaire
 #23822    par Delvivi
 jeudi 24 janvier 2013 à 20:06
Bonjour,

je suis stagiaire dans l'enseignement et je dois donner un cours sur les saisons (inversion, équinoxes, solstices etc.). Jusque là tout va bien, sauf qu'il y a un point important que je ne comprends pas (excusez mon niveau mais ma spécialité à la base est l'histoire 2-tblush ):
-c'est l'été dans l'hémisphère nord car l'axe de rotation de la terre est incliné vers le soleil (l'hiver c'est l'inverse)
-au solstice d'hiver (pour l'h. nord), les rayons du soleil forment un angle de 90°C avec le tropique du cancer et au solstice d'été la même chose avec le tropique du capricorne
MAIS aux équinoxes l'angle est de 90°C avec l'équateur...et sur toutes les vidéos "pédagogiques" que j'ai trouvées (par ex: https://www.youtube.com/watch?v=XY6XWt2HRLA ), on dirait que l'axe se redresse par rapport à l'écliptique, donc l'équateur serait sur le même plan que l'orbite (ou du moins parallèle de quelques degrés). Hors, si j'ai bien compris, l'axe de la terre ne varie pas sauf au niveau de la précessions des équinoxes (mais en milliers d'années pas 2 fois par an !). Pourtant quand vous regardez les nombreux schémas c'est l'explication, disons instinctive, que l'on a envie de donner et, même si je compte ne pas m'attarder sur ce point 0-icon_mrgreen , j'ai peur de la question piège.

Si quelqu'un à une petite explication à me donner, pas trop compliquée vu mes piètres connaissances, je suis preneuse!!! Un grand merci
 #23825    par bongo
 jeudi 24 janvier 2013 à 21:39
Delvivi a écrit :Bonjour,

je suis stagiaire dans l'enseignement et je dois donner un cours sur les saisons (inversion, équinoxes, solstices etc.). Jusque là tout va bien, sauf qu'il y a un point important que je ne comprends pas (excusez mon niveau mais ma spécialité à la base est l'histoire 2-tblush ):
-c'est l'été dans l'hémisphère nord car l'axe de rotation de la terre est incliné vers le soleil (l'hiver c'est l'inverse)
En fait ce qu'il faut comprendre c'est que l'on parle de la position du soleil au point de culmination (c'est le point le plus haut atteint par le soleil lors d'une journée, ce n'est pas tout à fait le midi parce que certains pays sont en avance sur le soleil, comme le France, avec 2h en été, 1h en hiver).

Lors des équinoxes, le soleil, à son point de culmination se trouve au zénith (le point à la verticale de la tête), à l'équateur.

L'existence des saisons est liée à l'inclinaison de l'axe de la terre : 23° 26'.
C'est pourquoi lors du solstice d'été le soleil est au zénith sur le tropique du cancer.
Tu remarqueras que le solstice d'été est le 21 juin, ça tombe en plein signe du cancer.

De même le 21 décembre c'est le zénith sur le tropique du capricorne pour la même raison.
Delvivi a écrit :-au solstice d'hiver (pour l'h. nord), les rayons du soleil forment un angle de 90°C avec le tropique du cancer et au solstice d'été la même chose avec le tropique du capricorne
Non c'est l'inverse.
Delvivi a écrit :MAIS aux équinoxes l'angle est de 90°C avec l'équateur...
C'est bien ça.
Delvivi a écrit :et sur toutes les vidéos "pédagogiques" que j'ai trouvées (par ex: https://www.youtube.com/watch?v=XY6XWt2HRLA ), on dirait que l'axe se redresse par rapport à l'écliptique, donc l'équateur serait sur le même plan que l'orbite (ou du moins parallèle de quelques degrés).
Pas vraiment non.
En fait l'écliptique c'est le plan contenant l'orbite de la terre. L'axe de rotation de la terre est incliné de 23° 26' par rapport à la normale du plan (la normale du plan c'est l'axe orthogonal au plan). L'axe de rotation de la terre pointe "toujours" dans la même direction : l'étoile polaire.
Delvivi a écrit :Hors, si j'ai bien compris, l'axe de la terre ne varie pas sauf au niveau de la précessions des équinoxes (mais en milliers d'années pas 2 fois par an !).
Exact, c'est pourquoi j'ai écrit toujours entre guillemets.
En fait cette précession s'appelle la précession de Larmor, et elle a pour période 26 000 ans.
En fait cette précession peut être visible pour une toupie, tu vois que son axe tourne autour de la verticale. Cette précession est liée à la force de pesanteur agissant sur la toupie, tout comme la force d'attraction du soleil agissant sur l'axe de rotation de la terre.

Cela veut dire que l'axe de rotation de la terre ne pointera plus l'étoile polaire, mais une autre étoile dans quelques milliers d'années (par exemple Véga).
Delvivi a écrit :Pourtant quand vous regardez les nombreux schémas c'est l'explication, disons instinctive, que l'on a envie de donner et, même si je compte ne pas m'attarder sur ce point 0-icon_mrgreen , j'ai peur de la question piège.

Si quelqu'un à une petite explication à me donner, pas trop compliquée vu mes piètres connaissances, je suis preneuse!!! Un grand merci
J'ai vu la vidéo, je ne sais pas ce qui t'a gêné dans la compréhension.

Tiens tu peux aussi rajouter des choses...
Par exemple que l'équinoxe d'automne est le 23 septembre (et pas le 21), ce qui montre que :
- la durée printemps automne est plus longue que la durée automne printemps, cela s'explique par le fait que le soleil soit plus proche de la terre en hiver, et plus loin en été (pour l'hémisphère nord). La différence est moins de 1% (149 millions et 151 millions de km)
- tu peux aussi parler de la date de l'équinoxe du printemps, qui est parfois le 20, parfois le 21 mars, (en raison des années bissextiles). Pas sûr que ça tombe le 21 tous les ans, mais tu remarqueras une périodicité, lorsque tu as un 29 février, l'équinoxe est plus tôt que lorsque tu n'en as pas.
 #23827    par Delvivi
 jeudi 24 janvier 2013 à 22:22
Merci beaucoup Bongo pour tes explications et la rectification de mes erreurs!!

En fait, dans quasiment toutes les vidéos où l'on voit les rayons du soleil éclairer la Terre en fonction des saisons, au niveau de l'été et de l'hiver l'inclinaison de l'axe est respectée (en schématisant pour l'été -h. nord - l'axe penche vers la droite et donc l'hémisphère nord reçoit "plus" de rayons du soleil qui se trouve à gauche) puis bizarrement pour les équinoxes l'axe se redresse et forme un angle droit avec le plan de l'écliptique pour appuyer le fait que les rayons frappent à 90°C à l'équateur !? C'est ça qui m'a bloqué, je sais que ce n'est pas la bonne explication pour justifier les variations d'angle a l'équateur suivant les saisons, et j'avais peur de la montrer aux élèves et ne maîtrisant moi même pas totalement les explications...
Je pense qu'en fait c'est une facilité pour représenter l'équateur qui, par rapport au soleil (si j'ai bien compris) au moment des équinoxes se présente perpendiculairement à ce dernier alors qu'aux solstices il fait "face" au soleil (dont les rayons, comme tu m'as gentiment expliqué, frappent soit au dessus - solstice été/cancer - soit en dessous -solstice hiver/capricorne).

J'ai déja bien avancé, vu qu'à 15h je ne savais pas que l'axe était incliné Y-20
 #23828    par bongo
 jeudi 24 janvier 2013 à 23:18
En fait je pense qu'il faut faire une manipulation pour te représenter la chose.

Matériel pour la manipulation :
- un crayon
- un trousse

Le crayon va symboliser l'axe de rotation de la terre. La trousse va représenter le soleil.

Pour commencer tu vas te placer face à la trousse et faire démarrer le stylo de la gauche (donc c'est comme si tu commençais à 9h). Tu inclines le stylo vers la droite, donc on démarre en été pour l'hémisphère nord.

La terre tourne dans le sens contraire des aiguilles d'une montre. Donc pour décrire le mouvement de la terre autour du soleil, il faut que tu translates le stylo (donc sans changer son orientation) de 9h vers 6h, donc le stylo se trouvera entre toi et ta trousse. Dans ce cas, tu vois que le stylo penche toujours à droite. Cependant sa position relative ne penche pas vers le soleil (enfin la trousse), et donc le stylo pointe dans le plan tangent à l'orbite. (bon c'est barbare comme terme, mais ça veut juste dire que le stylo est dans le plan vertical). C'est l'automne !!

Ensuite tu continues le mouvement vers 3h, le stylo pointe toujours à droite, pour l'hémisphère nord c'est l'hiver.

Et tu finis à midi c'est le printemps.

Image

Donc avec cet exemple, tu dois comprendre que l'axe ne bouge pas, il reste orienté dans la même direction. (et les rayons frappent à 90° à midi et non 90°C sinon il ferait vraiment trop chaud sur terre).

Est-ce que c'est plus clair ?
 #23831    par Delvivi
 jeudi 24 janvier 2013 à 23:42
C'est 100°C plus clair Y-20

En plus l'expérience est super facile à réaliser en classe!!!

Serais-tu prof Bongo!?

Un tout grand merci 2-tblush
 #23832    par bongo
 jeudi 24 janvier 2013 à 23:52
En fait ça dépend à quelle classe tu fais cours.
Je pense que si c'est en primaire, l'axe de rotation de la terre est un peu trop abstrait si c'est symbolisé par un simple stylo. (je pense que ce genre de pédagogie est plus adapté à des lycéens).

En fait... pour ces classes, et je pense également que c'est valable pour les collégiens, il faudrait quelque chose de plus "sexy". Peut-être un globe terrestre ? (qui est déjà incliné avec le bon angle), et peut-être un pointeur laser fixé sur un support montrant le point où le soleil est au zénith. (sauf que ce genre d'expérience est plutôt destiné à des petits groupes, par exemple 5-10 personnes).

Ce n'est pas mon métier principal, mais il m'arrive de temps en temps d'endosser la tenue du prof et de porter la craie au tableau (enfin maintenant c'est plutôt le feutre).

Mais merci pour le compliment