durée du jour

Le matin, le Soleil se lève ; le soir, il se couche. Le temps écoulé entre ces deux instants est la durée du jour au sens courant. Il change avec le lieu et la saison.

En astronomie, la même expression peut mesurer autre chose : le retour du Soleil au méridien, ou un tour de la Terre repéré par les étoiles. Il faut donc toujours demander quels événements servent de départ et d’arrivée.

La durée du jour dépend du repère et des événements choisis. Dans l’usage courant, elle est l’intervalle entre le lever et le coucher du Soleil en un lieu donné. Elle varie avec la latitude et la saison, sous l’effet de l’inclinaison de l’axe terrestre.

Le jour solaire vrai sépare deux passages consécutifs du Soleil au méridien du lieu, donc deux culminations. Comme la Terre tourne sur elle-même tout en avançant sur son orbite elliptique, cet intervalle varie au cours de l’année, entre environ 23 h 59 min 39 s et 24 h 0 min 30 s. La moyenne de ces intervalles est le jour solaire moyen, qui fonde le temps civil.

Le jour sidéral mesure un tour de la Terre par rapport aux étoiles lointaines. Il dure environ 23 h 56 min 4 s. Il est plus court que le jour solaire moyen, car après ce tour la Terre a avancé sur son orbite : elle doit encore tourner légèrement pour que le Soleil revienne au méridien.

Une observation commence lorsque le Soleil passe au méridien. Les données sont un jour solaire moyen de 24 h et un jour sidéral d’environ 23 h 56 min 4 s. On cherche l’écart entre les deux repères.

1. Convertir le jour solaire moyen en secondes : $24\times 3600=8640024\backslash times3\backslash ,600=86\backslash ,400$ secondes.

2. Convertir le jour sidéral approché : $23\times 3600+56\times 60+4=8616423\backslash times3\backslash ,600+56\backslash times60+4=86\backslash ,164$ secondes.

3. Soustraire les deux durées : $86400-86164=23686\backslash ,400-86\backslash ,164=236$ secondes, soit environ 3 min 56 s.

Après un tour repéré par les étoiles, il manque donc encore environ 3 min 56 s de rotation pour retrouver le Soleil au méridien. La comparaison visuelle des deux durées rend ce léger supplément explicite.

Le contrôle consiste à ajouter 3 min 56 s à 23 h 56 min 4 s : les secondes donnent 60 s, puis les minutes donnent 60 min ; on retrouve 24 h. Les valeurs sidérales étant données comme approximatives, l’écart l’est aussi.

Pour savoir combien de temps le Soleil reste au-dessus de l’horizon, on retient l’intervalle entre son lever et son coucher. Le lieu et la saison doivent accompagner la valeur, car ils la font varier.

Pour suivre le rythme des culminations du Soleil, on emploie le jour solaire vrai. Si l’on veut une durée régulière pour le temps civil, on lui préfère sa moyenne : le jour solaire moyen.

Pour repérer la rotation terrestre par rapport aux étoiles lointaines, on choisit le jour sidéral. Le critère est observable dans la définition : le repère visé est l’étoile, et non le retour du Soleil au méridien.

Jour solaire vrai et jour solaire moyen. Le premier est mesuré entre deux culminations réelles du Soleil et varie au cours de l’année. Le second est la moyenne de ces durées et sert de base au temps civil.

Jour solaire et jour sidéral. Le jour solaire attend le retour du Soleil au méridien ; le jour sidéral attend le retour de l’orientation terrestre par rapport aux étoiles lointaines. Une durée voisine de 24 h indique le premier repère, une durée voisine de 23 h 56 min 4 s le second.

Durée d’éclairement et durée d’une rotation repérée. Du lever au coucher, on mesure la présence du Soleil au-dessus de l’horizon. De culmination à culmination, on mesure un cycle solaire complet, qui comprend aussi la nuit.

Le mot « jour » ne suffit pas. Une valeur nettement inférieure à 24 h peut désigner le temps entre lever et coucher, tandis qu’une valeur proche de 24 h peut mesurer une rotation. Il faut préciser les deux événements qui bornent l’intervalle.

Le jour solaire vrai n’est pas toujours égal à 24 h. Il fluctue d’environ 23 h 59 min 39 s à 24 h 0 min 30 s. Pour une référence civile régulière, il faut employer le jour solaire moyen.

Les valeurs annoncées sont approchées. Les bornes du jour solaire vrai et les 23 h 56 min 4 s du jour sidéral sont données « environ ». Un calcul qui les utilise doit conserver ce statut d’approximation.

heure solaire vraie — Pour relier le passage réel du Soleil au méridien à la mesure locale du temps.

méridien - géographie - — Pour identifier la ligne de référence utilisée lorsqu’on parle de culmination du Soleil.

latitude - géographie - — Pour situer la coordonnée qui fait varier l’intervalle entre lever et coucher du Soleil.