Le temps et les mouvements de la Terre
Le temps et les mouvements de la Terre sont étroitement liés : pendant des millénaires, l’humanité a mesuré le temps en observant la rotation de la Terre sur elle-même, qui rythme les jours, et sa révolution autour du Soleil, qui rythme les années. Aujourd’hui, les horloges atomiques ont pris le relais, car la Terre s’est révélée un garde-temps moins régulier qu’on ne le croyait.
La rotation : la journée
La Terre tourne sur elle-même d’ouest en est, c’est-à-dire dans le sens inverse des aiguilles d’une montre pour un observateur placé au-dessus du pôle Nord. C’est pourquoi le Soleil et les étoiles semblent se lever à l’est et se coucher à l’ouest.
Il faut distinguer deux durées :
- le jour sidéral, temps d’un tour complet par rapport aux étoiles lointaines, dure environ 23 heures 56 minutes ;
- le jour solaire, temps qui sépare deux passages du Soleil au plus haut dans le ciel, dure en moyenne 24 heures.
La différence, d’environ quatre minutes, vient du déplacement de la Terre sur son orbite : en un jour, elle avance d’environ un degré autour du Soleil et doit tourner un peu plus pour retrouver le Soleil dans la même direction.
Temps solaire vrai et temps solaire moyen
La durée du jour solaire n’est pas constante au fil de l’année, parce que l’orbite terrestre est légèrement elliptique et que l’axe de la Terre est incliné. Un cadran solaire, qui indique le temps solaire vrai, peut ainsi avancer ou retarder d’un quart d’heure environ selon la saison sur une montre. Pour disposer d’une échelle régulière, les astronomes ont défini un temps solaire moyen, fondé sur un Soleil fictif qui avancerait uniformément. L’écart entre les deux s’appelle l’équation du temps. Nos heures légales dérivent de ce temps moyen, auquel s’ajoutent les fuseaux horaires et, dans certains pays, l’heure d’été.
La révolution : l’année et les saisons
La Terre fait le tour du Soleil, dans le même sens que sa rotation, en un peu plus de 365 jours. L’année tropicale, qui règle le retour des saisons, dure environ 365 jours un quart. Le calendrier grégorien rattrape ce quart de jour en ajoutant un 29 février les années bissextiles, avec quelques exceptions pour les années séculaires.
Les saisons ne viennent pas de la distance au Soleil, mais de l’inclinaison de l’axe terrestre, d’environ 23,4 degrés par rapport à la perpendiculaire au plan de l’orbite. Selon la position de la Terre sur son orbite, chaque hémisphère reçoit les rayons du Soleil plus ou moins directement, et les jours y sont plus ou moins longs. La Terre est d’ailleurs au plus près du Soleil début janvier, en plein hiver de l’hémisphère Nord.
Une horloge imparfaite
La rotation de la Terre ralentit très lentement, sous l’effet des marées dues à la Lune, et connaît des irrégularités imprévisibles. L’axe terrestre décrit aussi un lent mouvement conique, la précession des équinoxes, dont le cycle dure environ 26 000 ans. Pour ces raisons, la seconde n’est plus définie par la rotation terrestre depuis 1967 : elle repose sur une propriété de l’atome de césium, mesurée par les horloges atomiques.
Le temps universel coordonné (UTC), base des heures légales, combine les deux : il suit le rythme des horloges atomiques, mais il a été ajusté par l’ajout occasionnel de « secondes intercalaires » pour ne pas trop s’écarter de la rotation réelle de la Terre. La communauté internationale a décidé de supprimer ces ajustements à l’avenir, preuve que l’astronomie et la mesure du temps continuent d’évoluer ensemble.
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