Depuis le XVIe siècle, lorsque Nicolaus Copernicus a démontré que la Terre tournait autour du Soleil, les scientifiques ont travaillé sans relâche pour comprendre la relation en termes mathématiques. Si ce corps céleste brillant - dont dépendent les saisons, le cycle diurne et toute la vie sur Terre - ne tourne pas autour de nous, alors quelle est exactement la nature de notre orbite autour de lui?
Pendant plusieurs siècles, les astronomes ont appliqué la méthode scientifique pour répondre à cette question et ont déterminé que l'orbite de la Terre autour du Soleil avait de nombreuses caractéristiques fascinantes. Et ce qu'ils ont trouvé nous a aidés à comprendre pourquoi nous mesurons le temps comme nous le faisons.
Caractéristiques orbitales:
Tout d’abord, la vitesse de l’orbite de la Terre autour du Soleil est de 108 000 km / h, ce qui signifie que notre planète parcourt 940 millions de kilomètres sur une seule orbite. La Terre termine une orbite tous les 365,242199 jours solaires moyens, un fait qui explique en grande partie pourquoi il faut un jour calendaire supplémentaire tous les quatre ans (c'est-à-dire pendant une année bissextile).
La distance de la planète au Soleil varie en orbite. En fait, la Terre n'est jamais à la même distance du Soleil de jour en jour. Lorsque la Terre est la plus proche du Soleil, elle serait au périhélie. Cela se produit autour du 3 janvier de chaque année, lorsque la Terre est à une distance d'environ 147 098 074 km.
La distance moyenne entre la Terre et le Soleil est d'environ 149,6 millions de kilomètres, également appelée unité astronomique (UA). Lorsqu'elle est à sa distance la plus éloignée du Soleil, la Terre serait à l'aphélie - ce qui se produit vers le 4 juillet où la Terre atteint une distance d'environ 152 097 701 km.
Et ceux d'entre vous dans l'hémisphère nord remarqueront que le temps «chaud» ou «froid» ne coïncide pas avec la proximité de la Terre avec le Soleil. Cela est déterminé par l'inclinaison axiale (voir ci-dessous).
Orbite elliptique:
Ensuite, il y a la nature de l'orbite terrestre. Plutôt que d'être un cercle parfait, la Terre se déplace autour du Soleil selon un motif circulaire ou ovale étendu. C'est ce qu'on appelle une orbite «elliptique». Ce modèle orbital a été décrit pour la première fois par Johannes Kepler, un mathématicien et astronome allemand, dans son ouvrage fondateur Astronomia nova (Nouvelle astronomie).
Après avoir mesuré les orbites de la Terre et de Mars, il a remarqué que, parfois, les orbites des deux planètes semblaient accélérer ou ralentir. Cela coïncidait directement avec l'aphélie et le périhélie des planètes, ce qui signifie que la distance des planètes par rapport au Soleil était directement liée à la vitesse de leurs orbites. Cela signifiait également que la Terre et Mars ne tournaient pas autour du Soleil selon des motifs parfaitement circulaires.
Pour décrire la nature des orbites elliptiques, les scientifiques utilisent un facteur appelé «excentricité», qui s'exprime sous la forme d'un nombre compris entre zéro et un. Si l'excentricité d'une planète est proche de zéro, alors l'ellipse est presque un cercle. S'il est proche de un, l'ellipse est longue et élancée.
L'orbite terrestre a une excentricité inférieure à 0,02, ce qui signifie qu'elle est très proche d'être circulaire. C’est pourquoi la différence entre la distance de la Terre au Soleil au périhélie et à l’aphélie est très faible - moins de 5 millions de km.
Changement saisonnier:
Troisièmement, il y a le rôle que joue l'orbite de la Terre dans les saisons, dont nous avons parlé plus haut. Les quatre saisons sont déterminées par le fait que la Terre est inclinée de 23,4 ° sur son axe vertical, ce que l'on appelle «l'inclinaison axiale». Cette bizarrerie dans notre orbite détermine les solstices - le point dans l'orbite de l'inclinaison axiale maximale vers ou loin du Soleil - et les équinoxes, lorsque la direction de l'inclinaison et la direction du Soleil sont perpendiculaires.
En bref, lorsque l'hémisphère nord est incliné par rapport au soleil, il connaît l'hiver tandis que l'hémisphère sud connaît l'été. Six mois plus tard, lorsque l'hémisphère nord est incliné vers le soleil, l'ordre saisonnier s'inverse.
Dans l'hémisphère nord, le solstice d'hiver se produit vers le 21 décembre, le solstice d'été est près du 21 juin, l'équinoxe de printemps est vers le 20 mars et l'équinoxe d'automne est vers le 23 septembre. L'inclinaison axiale dans l'hémisphère sud est exactement l'opposé de la direction dans l'hémisphère nord. Ainsi, les effets saisonniers dans le sud sont inversés.
S'il est vrai que la Terre a un périhélie, ou point auquel elle est la plus proche du soleil, et un aphélie, son point le plus éloigné du Soleil, la différence entre ces distances est trop minime pour avoir un impact significatif sur les saisons de la Terre et le climat.
Points Lagrange:
Une autre caractéristique intéressante de l'orbite terrestre autour du Soleil concerne les points de Lagrange. Ce sont les cinq positions dans la configuration orbitale de la Terre autour du Soleil où la force gravitationnelle combinée de la Terre et du Soleil fournit précisément la force centripète requise pour orbiter avec eux.
Les cinq points de Lagrange entre la Terre sont étiquetés (quelque peu sans imagination) L1 à L5. L1, L2 et L3 sont assis le long d'une ligne droite qui traverse la Terre et le Soleil. L1 se trouve entre eux, L3 est de l'autre côté du Soleil par rapport à la Terre, et L2 est de l'autre côté de la Terre par rapport à L1. Ces trois points de Lagrange sont instables, ce qui signifie qu'un satellite placé sur l'un d'entre eux se déplacera s'il est perturbé le moins du monde.
Les points L4 et L5 se situent aux extrémités des deux triangles équilatéraux où le Soleil et la Terre constituent les deux points inférieurs. Ces points se situent le long de l'orbite terrestre, avec L4 60 ° derrière et L5 60 ° devant. Ces deux points Lagrange sont stables, d'où leur intérêt pour les satellites et les télescopes spatiaux.
L’étude de l’orbite de la Terre autour du Soleil a également beaucoup appris aux scientifiques sur d’autres planètes. Savoir où une planète se trouve par rapport à son étoile parente, sa période orbitale, son inclinaison axiale et une foule d'autres facteurs sont tous essentiels pour déterminer si la vie peut exister sur une planète, et si les êtres humains pourraient un jour vivre Là.
Nous avons écrit de nombreux articles intéressants sur l'orbite de la Terre ici à Space Magazine. Voici 10 faits intéressants sur la Terre, à quelle distance la Terre est-elle du soleil?, Quelle est la rotation de la Terre?, Pourquoi y a-t-il des saisons?, Et quelle est l'inclinaison axiale de la Terre?
Pour plus d'informations, consultez cet article sur la NASA - Article de Window to the Universe sur les orbites elliptiques ou consultez Earth: Overview de la NASA.
Astronomy Cast propose également des espidos pertinents pour le sujet. Voici l'émission BQuestions: trous noirs noirs, déséquilibre de la Terre et pollution de l'espace.
Sources:
- Wikipédia - Orbite terrestre
- NASA: Windows to the Universe - L'orbite de la Terre
- NASA: Demandez à un astrophysicien - Vitesse de rotation de la Terre
