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panneau positionnant le tropique du capricorne
Tout le monde a déjà vu un globe terrestre, ou une carte, et systématiquement on peut y voir marqué divers cercles ou lignes : l’équateur, les tropiques du Cancer et du Capricorne, ainsi que les cercles polaires Arctiques et Antarctique.

L’équateur marque le cercle où l’on passe d’un hémisphère à un autre : il est facile à comprendre. Mais les autres ? D’où sortent-ils, et pourquoi sont-ils placés où ils sont ?

Les cercles tropicaux

Les tropiques du Cancer et du Capricorne sont nommés d’après des constellations dans le ciel les jours de solstice d’été. Leurs noms sont totalement arbitraires (le capricorne vient de la mythologie et le cancer est un genre de crabe), vu que les constellations ne sont que le fruit de l’imagination de nos ancêtres.

Par rapport à l’équateur, les tropiques sont situés à 23° de part et d’autre de l’équateur. Cet angle ne sort pas de nulle part : il correspond à l’angle d’inclinaison de la Terre avec le plan de l’écliptique : la Terre est inclinée d’environ 23°.

Du fait de cette inclinaison, les rayons du Soleil n’arrivent pas à la verticale partout tout le temps : seules certaines régions, proches de l’équateur, ont cette particularité. En France métropolitaine par exemple, cela n’arrive jamais. Mais en descendant progressivement vers l’équateur, il arrive une latitude où, au moins une fois dans l’année, le Soleil se trouve au zénith (à 90° dans le ciel) : cette latitude (+23°), c’est le tropique du Cancer. En continuant vers le sud, on passe par le tropique du Capricorne, au sud de l’équateur, qui est alors la latitude négative (−23°) la plus basse où l’on peut espérer voire le soleil au zénith. Entre les deux tropiques, le Soleil se trouve au zénith deux fois par an.

position des tropiques
Position des tropiques par rapport à l’équateur à cause de l’inclinaison terrestre (image)

Les cercles arctiques

De même, ces cercles ont une origine induite par l’inclinaison de la Terre : lors du solstice d’été, le cercle polaire passe par le point qui reçoit les rayons du Soleil de façon parallèle, le plus au nord possible. Donc quand quelqu’un est placé du côté du Soleil sur un tropique un jour de solstice à midi et reçoit les rayons de Soleil de façon perpendiculaire avec le sol, quelqu’un situé sur le cercle polaire dans le même hémisphère mais du côté nuit à minuit, alors les rayons du Soleil seront parallèles avec le sol.

De plus, à l’inverse de l’équateur qui marque la région où les jours et la nuit durent constamment la même durée de 12 h, le cercle polaire marque la région où l’écart entre la nuit et le jour sont le plus grand. Sur le cercle arctique, au solstice d’été, la nuit dure exactement 0 s et le soleil ne se couche pas du tout.
Aller d’avantage vers le nord signifie donc qu’il existe des périodes de plusieurs jours où le Soleil ne se couche pas. Au pôle Nord, cette période dure même 6 mois entiers (l’inverse a lieu pour le pôle sud).

position des cercles polaires
Position des cercles polaires par rapport à l’équateur à cause de l’inclinaison terrestre (image)

Pour résumer

Les tropiques sont les régions les plus éloignées de l’Équateur et où le Soleil arrive, au moins une par an, à la verticale dans le ciel.

Le cercle polaire est la région la plus éloignée de l’équateur où il existe une alternance quotidienne entre jour et nuit. Au delà, certaines nuits et certains jours ne sont pas marqués par le coucher ou le lever du Soleil.

Pour l’anecdote, sachez que l’inclinaison de la Terre varie très légèrement au fil des siècles.
La position des tropiques et des cercles arctiques varient donc également très légèrement (quelques mètres) au fil des ans. Leur position est d’ailleurs recalculée tous les ans.

Enfin, je rappelle (mais j’espère que c’est inutile) que les saisons ne sont dues qu’à l’inclinaison de la Terre, et pas du tout au fait que la Terre se trouve plus ou moins prés du Soleil. Ceci arrive, mais la variation est trop faible, en plus d’être inversée : dans l’hémisphère nord est on plus éloigné du Soleil en été et plus rapproché en hiver.

image d’en-tête de Santiago Medem

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seb a dit :

Est ce qu'il y aurait un moyen mnémotechnique pour savoir lequel se trouve au nord et lequel se trouve au sud?

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Cristy a dit :

Super l'article ! J'espère en voir d'autres plus prochainement !

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Le Hollandais Volant a dit :

@Cristy : bien-sûr qu’il y en aura ! Sinon il y a toujours tous les anciens à relire !

@seb : Perso je m’en souviens ainsi :
** capricorne = nord. (le son « or »)
** cancer = sud (le son « s »).
→ c’est l’inverse, mybad.

Et pour Arctique / Antarctique, il suffit de voir que « antarctique » signifie en fait « anti-arctique », soit « à l’opposé de arctique » (sachant que Arctique est au Nord, et le premier des deux découvert).
On utilise aussi les termes boréal et austral (respectivement pour le nord et le sud). Pour ça, je me réfère à l’Australie, qui est au sud, et dont le nom signifie « terres du sud » (quant à une « aurore boréale », « aurore » a la même racine que « aurum » (or, en latin) : quelque chose qui « brille », donc à la fois un métal brillant et les rayons lumineux dans le ciel).

Pour « équateur », on retrouve le terme « équa » = « équi », pour dire que c’est le cercle qui coupe la sphère en deux parties égales.

Enfin, un moyen de se souvent solstice / équinox :
** équinox c’est « équi + nox » donc « égal + nuit », pour signifie que le jour est égal à la nuit, en durée. Ceci arrive les jours du printemps et celui de l’automne.
** solstice c’est « sol + stice » signifiant « soleil + arrêt ». Le « stice » signifiant « arrêt » se retrouve aussi dans « armistice », soit « l’arrêt des armes » (ie : fin de la guerre). Dans le cas de « solstice », ça réfère au fait que de décembre à juin, le Soleil monte de plus en plus haut dans le ciel, jusqu’à atteindre un point culminant. Là, le Soleil s’arrête, puis redescend de jour en jour. Le jour où le « soleil s’arrête » c’est le « solstice ». Pour l’hiver, c’est pareil, sauf que le Soleil descend, s’arrête, puis remonte.

Au passage, le fait que le Soleil descende dans le ciel (et donc en quelque sorte quittant les cieux pour rejoindre l’enfer), puis s’arrête pour finalement remonter, a donné lieu à une fête : Dias Natalis Sol Invictus (« le jour de la naissance du Soleil invaincu » : le Soleil descendant, mais se releva, « invaincu »).
Cette fête a lieue quelques jours après le Solstice hivers, le temps qu’on remarque effectivement que les jours recommencent à se rallonger. Or, quelques jours après le 21 décembre c’est de l’ordre… du 25 décembre.

La fête du Sol Invictus est la vraie raison de la date de Noël, le 25 décembre étant un jour de fête depuis bien avant l’ère Chrétienne ;).

(pardon pour cette minute culture ^^)

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trackpi a dit :

Merci pour cet article et pour ton commentaire qui aurait mérité un article à lui seul!

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Le Hollandais Volant a dit :

@trackpi : merci :)
Concernant l’origine de Noël, le lien à la fin est un article à lui seul.

Pour le reste, ce n’est que de l’étymologie : pour être curieux vis à vis de l’univers, il faut aussi être curieux sur l’origine des mots. Parfois ça aide, souvent c’est surprenant, mais c’est toujours passionnant et ça explique beaucoup de choses.

J’avais fait un article sur l’origine des noms d’éléments chimiques. Genre pourquoi le symbole du mercure est « Hg » ? La réponse est que les anciens l’appelaient « argent liquide », soit « Hydr-arGentium ».

Si tu veux t’amuser sur ça, cherches les origines des mots « désastre » ou « senestre ». Dans le premier cas, l’origine est cosmique, et dans le second cas, ben… les gauchers vont apprécier (btw, je suis gaucher. et j’apprécie :p).

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Heikel de Passion-Astronomie a dit :

Bonjour ! Super article merci !

C'est difficile de se représenter des journées de plusieurs mois ! Quand dans l'article il est dit "Aller d’avantage vers le nord signifie donc qu’il existe des périodes de plusieurs jours où le Soleil ne se couche pas. Au pôle Nord, cette période dure même 6 mois entiers (l’inverse a lieu pour le pôle sud)."

Cela signifie qu'au pôle Sud, c'est la nuit qui peut durer plusieurs mois ?

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Bill2 a dit :

Euh, j'aime bien ce moyen mnémotechnique :
** capricorne = nord. (le son « or »)
** cancer = sud (le son « s »).

Sauf que sur le schéma, c'est l'inverse LOL
Le cancer est au nord, et le capricorne au sud.

Moi j'ai un moyen bien plus simple : l'ordre alphabétique !
Cancer est avant Capricorne, tout comme Nord est avant Sud.

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France a dit :

A propos de position de la terre par rapport au soleil, j'ai une question que j'aimerais voir résoudre .
Supposons que je sois au bord de la mer au solstice d'hiver et au niveau du 45ème parallele nord (par ex à Arcachon) . Je note au moyen de repères l'endroit exact où le soleil se couche et je note ce point (H).
Je refais exactement la même opération au solstice d'été (donc dans les mêmes conditions) et je note E le point où le soleil se couche alors .
Etant moi-même en position O je peux ainsi mesurer l'angle HOE.
Mais ce que j'aimerais savoir c'est si cet angle peut se calculer sans qu'il soit nécessaire d'effectuer une observation .
Ainsi je pense qu'une équation doit exister dépendant bien entendu de l'inclinaison terrestre . Quelqu'un peut-il m'aider à résoudre ce problème , merci

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Le Hollandais Volant a dit :

@France : il faut faire attention : entre les deux solstices, la position de la Terre a changé de 300 000 000 km (de l’autre côté du Soleil, en fait). Mais si la position repérée du Soleil bouge avec toi et que tu ne conserve que la position apparente, ok.

Pour ça :

Mais ce que j'aimerais savoir c'est si cet angle peut se calculer sans qu'il soit nécessaire d'effectuer une observation .

J’imagine qu’il y a forcément besoin d’une observation initiale, mais une fois qu’on connaît le mouvement les astres et qu’on dispose d’équations suffisamment fiables, on peut trouver la position de n’importe quel astre à n’importe quel date.

C’est exactement grâce à ça, d’ailleurs, que la récente éclipse aux US a été prévue depuis plusieurs décennies. C’est aussi grâce à ça qu’on connaît les dates des phases de la Lune (indiquées sur les calendriers) avec plusieurs années d’avance.
En fait, quand on envoie une sonde sur Mars, la sonde voyage environ 9 mois. Il faut donc envoyer la sonde à l’endroit dans le ciel où se trouvera Mars dans 9 mois, avec une précision de quelques kilomètres seulement (alors que le voyage se chiffre en centaine de millions de kilomètres).

Pour en revenir : je ne connais pas l’équation, mais pour moi il ne s’agit qu’une question de gravitation et d’inclinaison, en effet. Tout ce que je sais, en revanche, c’est que lors des équinoxes (les jours, mais aussi aux heures + minutes, afin d’être plus précis), le Soleil se lève exactement à l’est et se couche exactement à l’ouest. Les autres jours ce n’est pas vraiment le cas (pas exactement).

Il suffit de connaître la position du Soleil (sa déclinaison) en fonction de la latitude et de la position de la Terre sur son orbite (autrement dit, du jour de l’année). Pour ça j’aurais considéré comme l’orbite comme un cercle unitaire et sa position comme étant un angle, avec l’angle 0° correspondant à un des équinoxes (d’ailleurs 1° d’angle correspondra environ à 1 jour…).


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