Le ciel — astronomie

Le temps sidéral : pourquoi les étoiles se lèvent plus tôt chaque nuit

Un jour sidéral dure environ 23 heures 56 minutes 4 secondes : c'est le temps que met la Terre pour effectuer un tour complet sur elle-même par rapport aux étoiles lointaines. Un jour solaire dure en moyenne 24 heures, car la Terre se déplace aussi sur son orbite. Cet écart de près de quatre minutes fait que les étoiles se lèvent environ quatre minutes plus tôt chaque nuit.

Observez la même étoile pendant plusieurs soirées dégagées et vous remarquerez quelque chose de curieux : elle atteint un point donné du ciel un peu plus tôt chaque nuit. Votre montre ne se trompe pas, et ce n'est pas une illusion. C'est la conséquence directe de la rotation de la Terre et de son voyage autour du Soleil, que les astronomes suivent grâce au temps sidéral (le temps mesuré d'après les étoiles plutôt que d'après le Soleil).

Jour solaire et jour sidéral

La vie quotidienne suit le Soleil. Un jour solaire est l'intervalle entre deux moments successifs où le Soleil est au plus haut dans le ciel, d'un midi au suivant. Il dure en moyenne 24 heures, et nos horloges ainsi que les fuseaux horaires reposent sur lui.

Un jour sidéral utilise une autre référence : les étoiles lointaines, que l'on peut considérer ici comme fixes. C'est le temps dont la Terre a besoin pour effectuer exactement un tour sur elle-même par rapport à elles, soit environ 23 heures, 56 minutes et 4 secondes.

Pourquoi cette différence ? Parce que la Terre ne fait pas que tourner sur elle-même : elle avance aussi sur son orbite autour du Soleil. Quand la planète a accompli un tour complet par rapport aux étoiles, elle a déjà parcouru une petite partie de son trajet annuel. Le Soleil n'est donc pas encore revenu au même endroit du ciel, et la Terre doit tourner encore un peu avant le midi suivant.

L'écart d'environ quatre minutes

La Terre met environ 365,25 jours à faire le tour du Soleil. Un tour complet représente 360 degrés : notre point de vue se déplace donc d'environ un degré par jour. La Terre tourne d'environ 15 degrés par heure, si bien qu'un degré correspond à environ quatre minutes. Voilà l'écart : 24 heures moins environ 3 minutes 56 secondes donnent le jour sidéral.

Les conséquences sont faciles à vérifier :

• chaque étoile se lève, traverse le méridien (la ligne imaginaire nord-sud passant par le point situé à la verticale) et se couche environ quatre minutes plus tôt à l'horloge ;
• sur une semaine, cela représente environ une demi-heure, sur un mois environ deux heures ;
• sur une année, l'écart atteint 24 heures complètes. C'est pourquoi, en un an, la Terre effectue un tour de plus par rapport aux étoiles qu'il n'y a de jours solaires : environ 366,25 contre 365,25.

En somme, les étoiles ne se pressent pas. Ce sont nos horloges qui suivent le Soleil, et non les étoiles.

Comment le ciel change au fil des saisons

Ce décalage cumulé explique pourquoi différentes constellations sont visibles selon la saison. Si vous regardez le ciel à 22 h plusieurs nuits de suite, le dessin glisse lentement vers l'ouest, d'environ un degré par nuit. Une constellation haute dans le ciel au début d'un mois se trouve plus bas et plus proche de son coucher un mois plus tard, tandis que de nouvelles apparaissent à l'est.

La raison en est que, au cours de l'année, la face nocturne de la Terre est tournée vers une direction différente de l'espace. Les étoiles situées derrière le Soleil se perdent dans la lumière du jour ; trois mois plus tard, la face nocturne regarde une autre région du ciel. Sur une année, différentes régions se dévoilent tour à tour, tandis que les étoiles proches des pôles célestes peuvent rester visibles toute la nuit. Pour un observateur situé aux latitudes moyennes de l'hémisphère nord, les étoiles autour de l'étoile Polaire ne se couchent jamais.

La route du Soleil parmi les étoiles suit l'écliptique, et les constellations zodiacales s'étendent le long de celle-ci ; chacune disparaît donc dans l'éclat du Soleil durant une partie de chaque année. Des constellations comme Orion sont de bons repères saisonniers : un spectacle d'hiver dans l'hémisphère nord, presque absent du ciel du soir en été. Pour des conseils pratiques, consultez comment observer le ciel.

Le temps sidéral dans les calculs du ciel

Les astronomes utilisent aussi le temps sidéral pour exprimer l'heure. Le temps sidéral local est défini pour un lieu précis et indique quels points du ciel traversent le méridien local à cet instant. Par définition, il est égal à l'ascension droite (l'équivalent céleste de la longitude, mesurée le long de l'équateur céleste) des objets qui se trouvent alors sur le méridien.

C'est très pratique. Si vous connaissez le temps sidéral local, vous savez quels objets sont les plus hauts et les mieux placés pour l'observation. Les télescopes sont souvent pointés à l'aide de cette valeur, et les observatoires planifient leurs nuits pour que les cibles se trouvent près du méridien, là où leur lumière traverse le moins d'atmosphère.

Le décompte part du point vernal, où le Soleil franchit l'équateur céleste à l'équinoxe. Comme ce point se déplace lentement sous l'effet de l'oscillation de l'axe terrestre, la précession, les calculs précis incluent de petites corrections. En astronomie rigoureuse, le temps sidéral est donc calculé à partir de formules et de données reconnues, et la précision dépend des modèles employés ; voir éphémérides et précision.

Cette notion compte aussi pour les cartes du ciel liées à un moment et à un lieu. Pour savoir quelles parties du ciel se lèvent à une heure donnée, il faut le temps sidéral local. C'est pourquoi une heure de naissance exacte est importante lorsqu'un thème est dressé : la partie astronomique du calcul l'utilise pour déterminer quels degrés de l'écliptique se lèvent et lesquels culminent (traversent le méridien) à cet instant.

En bref

Le jour solaire suit le Soleil et dure en moyenne 24 heures. Le jour sidéral suit les étoiles et dure environ 23 heures 56 minutes. La différence de près de quatre minutes, accumulée sur une année, transforme le ciel nocturne en un calendrier qui tourne lentement : chaque soir, les étoiles se lèvent un peu plus tôt, et au fil de l'année nous voyons différentes régions du ciel.

Les positions dans Astronativa sont astronomiquement exactes. L'interprétation est source d'inspiration. · Glossaire · Conditions · Confidentialité · Remerciements