GéométrieNotion · Glossaire
précession des équinoxes
La précession des équinoxes est le changement très lent de l'orientation de l'axe de rotation de la Terre. Au fil des millénaires, cet axe décrit un cône : le pôle Nord céleste se déplace donc parmi les étoiles au lieu de rester fixé près de l'étoile Polaire. Un cycle dure environ 26 000 ans. Ce mouvement modifie aussi les coordonnées équatoriales des étoiles, ce qui impose de dater les catalogues astronomiques.
Sommaire
Ce que vous allez apprendre
- Visualiser le cône décrit par l'axe terrestre.
- Relier le cycle d'environ 26 000 ans au déplacement du pôle Nord céleste.
- Calculer la fraction moyenne du cycle parcourue en 2 000 ans.
- Savoir pourquoi les coordonnées équatoriales et les catalogues astronomiques doivent être datés.
En clair
Imaginez une toupie dont l'axe, au lieu de rester dirigé vers un point fixe, tourne lentement en dessinant un cône. L'axe de la Terre connaît un mouvement comparable, beaucoup plus lent. Son orientation accomplit un tour en environ 26 000 ans.
Ainsi, le pôle Nord céleste glisse peu à peu parmi les étoiles. Il est aujourd'hui proche de l'étoile Polaire, mais il ne l'a pas toujours été et se rapprochera de Véga dans environ 11 000 ans.
Définition
La précession des équinoxes est le lent changement d'orientation de l'axe de rotation terrestre. Sous les attractions gravitationnelles combinées de la Lune et du Soleil, cet axe décrit un cône autour de la droite perpendiculaire au plan de l'écliptique. L'angle entre l'axe et cette droite vaut 23°27', soit l'inclinaison indiquée dans la définition de référence.
Le mouvement est rétrograde, donc opposé au sens de la rotation terrestre, et seulement quasi uniforme. Un cycle dure environ 26 000 ans. Le pôle Nord céleste change donc de position apparente parmi les étoiles : proche de l'étoile Polaire aujourd'hui, il en était beaucoup plus éloigné il y a 2 000 ans et se rapprochera de Véga dans environ 11 000 ans.
Cette évolution modifie lentement les coordonnées équatoriales attribuées aux étoiles. Un catalogue astronomique doit donc préciser l'époque à laquelle ses coordonnées se rapportent. Hipparque a découvert le phénomène vers 130 avant J.-C.
Un exemple, pas à pas
On veut estimer la fraction du cycle de précession parcourue en 2 000 ans. Les données sont une durée écoulée de 2 000 ans et une période d'environ 26 000 ans. Un tour complet autour de la normale à l'écliptique représente 360°.
1. Divisez la durée écoulée par la période : 2 000 ÷ 26 000 = 1/13, soit environ 0,077.
2. Multipliez cette fraction par un tour : 360° ÷ 13 ≈ 27,7°.
Le résultat est donc environ 7,7 % du cycle, ou 27,7° de phase autour du cône. Le contrôle est immédiat : treize intervalles de 2 000 ans redonnent 26 000 ans, et treize angles de 27,7° donnent environ 360°. Cet angle de phase n'est pas la distance angulaire entre le pôle céleste et l'étoile Polaire.
En pratique
Pour comparer des positions stellaires relevées à des époques éloignées, l'astronome consulte des coordonnées équatoriales datées. Employer un catalogue sans époque de référence ferait passer une partie du déplacement dû à la précession pour une différence propre aux étoiles.
Pour situer le pôle Nord céleste aujourd'hui, la proximité de l'étoile Polaire fournit un repère adapté. Pour une époque distante de plusieurs millénaires, il faut préférer la position du pôle correspondant à cette époque : la Polaire n'est pas un repère permanent.
Pour une estimation sur quelques millénaires, la période d'environ 26 000 ans donne un ordre de grandeur de la phase parcourue. Pour une date précise, ce modèle moyen ne suffit pas, puisque le mouvement n'est que quasi uniforme.
À ne pas confondre
Rotation terrestre. La rotation est le mouvement de la Terre autour de son axe ; la précession est le lent changement d'orientation de cet axe. Le critère qui tranche est l'objet suivi : la Terre tourne sur elle-même, tandis que son axe décrit un cône en environ 26 000 ans.
Précession mécanique d'un gyroscope. Elle concerne un axe soumis à un couple de forces dans un dispositif mécanique. La précession des équinoxes est son analogue astronomique : l'axe terrestre répond aux attractions combinées de la Lune et du Soleil. Le mécanisme général est comparable, mais le système étudié et son échelle diffèrent.
Limites et pièges
Une période approximative. Les 26 000 ans sont un ordre de grandeur et le mouvement n'est que quasi uniforme. Si un calcul exige une date exacte, il ne faut pas extrapoler une vitesse constante à partir de cette seule valeur.
Deux angles différents. L'angle de 23°27' décrit l'inclinaison de l'axe terrestre par rapport à la normale à l'écliptique. Un angle calculé le long du cycle décrit une phase autour du cône. Il ne mesure pas directement l'écart du pôle à une étoile ; l'éloignement du pôle par rapport à la Polaire il y a 2 000 ans en donne un cas distinct.
Un pôle céleste non fixe. La proximité actuelle de l'étoile Polaire ne vaut pas pour toutes les époques. Lorsque des millénaires séparent les observations, il faut employer le pôle et les coordonnées équatoriales rapportés à l'époque étudiée.
Pour aller plus loin
écliptique — Situer le plan autour duquel la normale sert d'axe au cône de précession.
équinoxe — Relier le nom du phénomène au repère astronomique qu'est l'équinoxe.
coordonnées équatoriales — Voir quelles coordonnées stellaires doivent être rapportées à une époque à cause de la précession.
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