MOUVEMENT DE ROTATION

Mouvement diurne apparent des étoiles et du Soleil. — Rotation réelle de la Terre. — Jour sidéral et jour solaire; leur inégalité. — Vitesse de rotation variable avec la latitude.

Mercure, Vénus, le Soleil, les trois corps célestes dont nous venons d'étudier les mouvements, tournent chacun autour d'un de leurs diamètres. C'est là un phénomène qui paraît général; et, de fait, il a été reconnu dans tous les astres assez voisins de nous et de dimensions assez grandes pour qu*on puisse, de la Terre, observer les accidents de leur surface.

Le mouvement de rotation de la Terre a été constaté le premier de tous, et personne aujourd'hui n*ignore la façon dont il se manifeste quotidiennement.

A une heure du matin, qui varie suivant les saisons, on voit d'abord le Soleil poindre à l'horizon, du côté de l'Orient. Peu à peu son disque s'élève, devient visible dans son entier, et monte peu à peu dans le ciel. A midi, il parvient au plus haut degré de sa course; il commence alors à redescendre pour décrire dans la seconde moitié de la journée, un arc symétrique au premier, s'abais-

ser et disparaître enfin le soir à l'Occident. Ainsi se manifeste la rotation de la Terre pendant le jour.

Pendant la nuit, ce sont les étoiles qui accomplissent le même mouvement apparent. Le ciel entier semble donc animé d'un mouvement de rotation, qui a lieu tout d'une pièce d'Orient en Occident, autour d'une ligne de direction constante à laquelle les astronomes donnent le nom d'axe du monde, et qui n'est autre que l'axe même de la Terre.

Ou se figura longtemps que c'est le ciel même qui tourne dans ce sens. En réalité, c'est notre planète qui effectue en sens contraire, c'est-à-dire d'Occident en Orient, un mouvement uniforme, dont la durée est un peu moindre de vingt-quatre heures. Depuis Copernic et Galilée, le fait de la rotation de la Terre, démontré sans réplique, est admis par tout le monde, aussi bien que celui de sa translation annuelle autour du Soleil; mais il n'en est pas moins vrai qu'il y a encore dans beaucoup d'esprits une confusion singulière, provenant de ce quils ne savent pas distinguer nettement l'un de l'autre ces deux mouvements.

La rotation de la Terre, répétons-le, est un mouvement quotidien ou diurne, qui s'accomplit en vingt-quatre heures environ, et qui produit, outre une rotation apparente de la voûte céleste tout entière dans le même temps, le phénomène du jour et de la nuit.

Indépendamment de cette rotation diurne, la Terre se meut dans l'espace, en décrivant autour du Soleil, comme toutes les autres planètes, une courbe ou orbite à peu près circulaire. Ce mouvement de translation produit l'année et les saisons; mais ce n'est pas lui qui cause l'apparence de la rotation diurne de la sphère étoilée, ni la succession des nuits et des jours dont il ne fait que modifier, comme on le verra plus loin, les durées relatives.

Revenons au mouvement de rotation de la Terre.

On a vu plus haut que ce mouvement est uniforme; c'est dire que sa vitesse angulaire est constante^ à tous ]es moments de sa durée. La vérification de cette uniformité est facile, et les astronomes s'en assurent, en mesurant r amplitude des arcs décrits dans le même temps par des étoiles quelconques. Ces arcs mesurent toujours un nombre égal de degrés.

Si Ton note avec précision l'intervalle de temps qui s'écoule entre deux passages consécutifs d'une même étoile au méridien d'im lieu, d'une nuit à l'autre, entre deux culminations ^ successives, on a la durée exacte d'une rotation entière. On trouve ainsi 23 heures 56 minutes environ. Cette durée reçoit le nom de jour sidéral^ ^ tandis qu'on réserve le nom àejour solaire à l'intervalle de temps qui s'écoule entre deux passages successifs du Soleil au méridien : ce second intervalle est plus long que le premier, d'environ 4 minutes. Entre le jour solaire et le jour sidéral, il y a donc une différence fondamentale, celle de la durée. 11 y en a une autre non moins importante : tandis que la durée du jour sidéral reste invariablement la même, celle du jour solaire varie dans tout le cours de Tannée*.

1 . On appelle méridifn d'im lieu de la Terre le plan vertical, indéfiniment prolonge dans l'espace, qni passe par les points Nord et Sud de l'horizon de ce lieu. Quand une étoile passe au méridien, eUe est an point la plus élevé de sa course diurne apparente. De là, le nom de culmitialwn donné à ce passage.

2. Le jour sidéral se divise, comme le jour solaire, en 24 heures. Chaque heure sidérale contient 60 minutes, chaque minute sidérale 60 secondes.

3. Cette inégalité des jours solaires a fait choisir pour unité du temps civil, un jour fictif, qu'on nomme jour solaire fnoyen, parce qu'il est la moyenne de tous les jours solaires de l'année. C'est ce jour moyen qu'on partage en 24 heures. L'heure moyenne est donc plus longue que l'heure sidérale, laquelle du reste n'est employée, comme le jour sidéral, qu'en astronomie.

Qu'on me permette d'insister sur ce fait fondamental, à savoir que le jour sidéral est plus court que le jour solaire. C'est un fait qui se rattache directement à la translation annuelle de la Terre, et qui en démontre irrécusableraent la réalité.

La preuve dont il s'agit est rendue sensible par la figure 44. On y voit la Terre dans deux positions consécutives sur son orbite, positions que nous supposerons sé-

Fig. 44. — Durées companlives du jour sidéral et du jour solaire.

parées l'une de l'autre par l'intervalle d'un jonc sidéral, c'est-à-dire d'une rotation entière.

Dans la première de ces positions, le même méridien aboutit d'un côté au Soleil — il est midi pour les lieux de la Terre situés le long de ce méridien, dans tout l'hémisphère éclairé — de l'autre côté à une étoile particulière — il est minuit pour les lieux de la Terre situés le long de ce méridien, dans l'hémisphère obscur.

Une rotation entière s'accomplit, et en même temps,

notre planète se déplace le long de son orbite. Qu'arrivetril? Que le méridien considéré dans la position première, après avoir tourné autour de Taxe terrestre, est venu se placer parallèlement à lui-même. Si la Terre était restée immobile dans Tespace, le Soleil et l'étoile auraient reparu en même temps dans le méridien : le jour sidéral aurait eu la même durée que le jour solaire.

Mais il n'en est rien : la Terre s'est transportée en un autre point. L'étoile, précisément pai'ce qu'elle est située à une distance pour ainsi dire infinie, se trouve de nouveau après une rotation complète, dans le méridien qui, du côté de l'hémisphère éclairé, n'aboutit point encore au Soleil. On voit sur la figure, que la Terre doit décrire encore une fraction de son mouvement de rotation, pour que le méridien contienne de nouveau l'astre radieux.

Ainsi l'inégalité de durée de la rotation diurne de la Terre et du jour solaire se trouve expliquée par la translation annuelle de notre globe, qui en reçoit ainsi une confirmation géométrique.

Puisque la Terre a la forme d'une sphère, et qu'elle tourne avec une vitesse angulaire uniforme autour d'une ligne idéale de direction invariable, il doit résulter de ce mouvement des vitesses différentes pour les divers points de sa surface.

Aux deux pôles, cette vitesse est nulle ; mais des pôles à l'Equateur elle grandit sans cesse, puisque les rayons des cercles décrits par les points successifs d'un méridien, ou si l'on veut les distances à l'axe de rotation, croissent à mesure que ces points sont plus voisins de l'Equateur. En vingt-quatre heures, le cercle décrit par un point du globe situé à la latitude de Paris est parcouru en entier, tout comme le cercle parallèle décrit à la latitude de Reikiawitz

en Islande, ou comme l'Equateur décrit par un point des environs de Quito. Ces cercles sont de longueurs bien différentes. De là, des vitesses réelles fort inégales.

Ces vitesses sont : pour Reikiawitz, 202 mètres; pour Paris, 305 mètres; pour Quito, 464 mètres par seconde. C'est, si l'on préfère, 727 kilomètres, 1098 kilomètres et 1670 kilomètres, respectivement parcourus en une heure.

Comment se fait-il, qu'emportés avec une telle vitesse, nous ne nous apercevions point de notre mouvement ? C'est que la masse entière du sol, l'atmosphère et les nuages' participent au même mouvement d*ensemble, et que nous n'avons de point de repère dans aucun objet immobile un peu voisin de nous. Cette vitesse constante dont tous les corps situés à la surface de la Terre sont animés serait la cause de la catastrophe la plus terrible et la plus générale qu'on puisse imaginer, si par impossible la ro-

1. Je ne sais qoel esprit in ventif, sérieux ou plaisant, avait imaginé d'utiliser le mouvement de rotation de la Terre pour le mode de locomotion le plus rapide, le plus simple et le plus économique qu'on puisse concevoir. Il voulait qu'on s'élevât, en ballon par exemple, à une hauteur inaccessible aux courants aériens, condition qui n'est d'ailleurs pas indispensable. Puis, le ballon restant immobile dans cette atmosphère calme, il ne s'agissait plus que d'attendre le moment où la Terre, tournant sous lui, viendrait présenter le pays de destination aux yeux des voyageurs, pour effectuer la descente. Une montre bien réglée, la connaissance exacte des longitudes, il n'en fallait pas davantage pour aborder à coup sûr, à la condition, toutefois, de ne jamais voyager que de l'est à l'ouest : tout voyage du nord au sud, ou du sud au nord se trouvant natureUement interdit par la direction de la rotation terrestre. Ce roman n'avait qu'un défaut, c'est de supposer que les couches atmosphériques ne participent pas au mouvement de rotation de la partie solide du globe terrestre.

L'inventeur ne s'était pas dit que dans Thypothèse d'une atmosphère immobile, pendant que nous tournons à Paris avec une vitesse de 305 mètres par seconde, il devrait en résulter, en sens contraire, un vent dix fois plus violent que les ouragans les plus terribles. L'absence d'un tel ouragan aérien n'est-elle pas la preuve expérimentale convaincante de la participation de l'enveloppe atmosphérique au mouvement de rotation de la Terre?

tation de la Terre venait à cesser brusquement. Un te événement serait le signal de la destruction la plus complète de tous les êtres organisés, broyés par un choc formidable.

Mais la constance des lois de la nature nous laisse sans crainte devant de telles hypothèses. Il est démontré que la position des pôles de rotation à la surface de la Terre est invariable. On s'est aussi demandé si la vitesse de rotation de la Terre avait changé, ou, ce qui revient au même, si la durée du jour sidéral et celle du jour solaire qui s'en déduit, ont varié depuis les temps historiques. Laplace a répondu à cette question, et sa démonstration prouve que la durée du jour n'a pas varié, depuis deux mille ans, d'un centième de seconde.