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Dessins et plans, Terre, Terre -- Rotation, Point vernal, Équinoxe de printemps, Nutation, Cônes, Précession, Toupies (jouets)
Mouvement de précession de la Terre
La précession des équinoxes est le lent changement de direction de l'axe de rotation de la Terre. Ce changement de direction est provoqué par le couple qu'exercent les forces de marées de la Lune et du Soleil sur le renflement équatorial de la Terre. Ces forces tendent à amener l'excès de masse présent à l'équateur vers le plan de l'écliptique. La Terre étant en rotation, ces forces ne peuvent changer l'angle entre l'équateur et l'écliptique mais provoquent un déplacement de l'axe de rotation de la Terre dans une direction perpendiculaire à cet axe et au couple. Mis à part les petites perturbations agissant sur ce déplacement (par exemple la nutation), l'axe de la Terre décrit la surface d'un cône ou « entonnoir » à la manière d'une toupie. Ce mouvement aboutit à déplacer l'orientation du pôle Nord parmi les étoiles, en sorte que, au fil des siècles, nous changeons d'étoile polaire. Ce mouvement de l'axe des pôles terrestres entraîne avec lui celui de l'équateur, et de ce fait, le point vernal, ou point équinoxial, précède chaque année sa position antérieure sur l'équateur par rapport à l'écliptique. Pour cette raison ce mouvement est appelé précession des équinoxes. Le point équinoxial effectue de la sorte à reculons un tour complet de l'écliptique en plus ou moins 25 800 années et l'axe de la Terre décrit en ce même temps un cône complet.
Position de la Terre aux équinoxes
Schéma des saisons. 1 = 21 Mars ; 2 = 22 Décembre ; 3 = 21 Juin ; 4 = 23 Septembre. Ligne verte = Équateur, Ligne bleue = line des apsides, Ligne rouge = ligne du solstice. Positions de la Terre aux solstices et aux équinoxes. Noter que l'axe des pôles est toujours orienté dans la même direction; c'est la position de la Terre qui fait qu'elle soit « penchée » vers le Soleil, en position 4 (été boréal).
Dessins et plans, Réseaux (géodésie), Triangulation, Coordonnées géodésiques, Institut géographique national. France, Méridien de Greenwich, Méridiens, Terre -- Rotation
Système de référence fondamental CTS
Système de référence fondamental figé dans la Terre classique (CTS). Comme système fondamental de coordonnées terrestres on utilise désormais volontiers un système de coordonnées spatiales cartésiennes X, Y, Z dont l'origine O est au centre des masses de la Terre, et tournant avec celle-ci. L'axe OZ coïncide avec l' axe de rotation moyen de la Terre. Le plan de l'équateur moyen est perpendiculaire à cet axe OZ, et donc contenu dans le plan OXY. Historiquement, une ancienne convention fixait que le plan OXZ contenait le plan méridien moyen de Greenwich, correspondant à la longitude « moyenne » de l'Observatoire de Greenwich, dans la banlieue de Londres. Ce n'est désormais plus le cas, le méridien de référence étant calculé sous forme d'un système de référence mondial, l'"International Terrestrial Reference System". Ce calcul est mené au Laboratoire LAREG de l'IGN et celui-ci, intégrant au mieux les vitesses des plaques tectoniques, a conduit à un méridien de référence désormais significativement différent de celui de Greenwich. L'introduction de l'axe de rotation moyen s'avère nécessaire, car la rotation terrestre est variable dans le temps.
Dessins et plans, Terre -- Rotation, Point vernal, Temps, Mesure du, Équinoxe de printemps, Nutation
Théorie de la nutation
Schéma du mouvement de l'axe d'une planète : R (vert) - Rotation, P - Précession (bleu), N - Nutation en oblique (rouge). S'applique à la Terre. La nutation est un balancement périodique de l'axe de rotation de la Terre autour de sa position moyenne, qui s'ajoute à la précession. Due à l'attraction conjuguée du Soleil et la Lune, la nutation se traduit par une oscillation de l'axe de rotation de la Terre pouvant aller jusqu'à 17,2" (secondes d'arc) avec une période de 18,6 ans, qui est égale à celle de la précession du nœud ascendant de l'orbite lunaire. Le pôle vrai dessine alors autour du pôle moyen une ellipse dont le grand axe mesurant 9,21" est dirigé vers le point vernal. Classiquement, la nutation est décomposée en deux composantes : Nutation en longitude, décrivant l'oscillation du point vernal vrai autour du point vernal moyen et Nutation en obliquité, décrivant l'oscillation de l'équateur vrai autour de l'équateur moyen.
Effet "lifté" au tennis
Effet "lifté" au tennis : Le lift est un effet très utilisé chez les joueurs de tous niveaux, car il est relativement simple à exécuter et procure plusieurs avantages. Son principal attrait tient à la sécurité qu'il procure par rapport au filet, car une balle liftée et tournoyante suivra une trajectoire bombée par rapport à une balle à plat. En outre, cette même rotation imprimée à la balle lui permet de retomber plus rapidement qu'une balle frappée avec un autre effet, et de perdre moins de vitesse après le rebond (la vitesse de la balle diminuera seulement de 25 %). Une autre application efficace du lift est le lob (balle de défense qui vise à passer l'adversaire au filet) car un lob lifté va s'élever très rapidement, et retomber assez vite dans le court. Bien exécuté, il permet donc de passer un joueur au filet. Le lift est un effet utilisé en attaque comme en contre-attaque. Sur une balle courte, il permet d'accélérer avec une marge de sécurité importante, mais peut aussi permettre de changer de rythme. Chez les joueurs professionnels, le lift est utilisé quasiment en permanence, même si cela ne semble pas perceptible : les balles totalement à plat ne sont en effet utilisées que pour terminer le point. En outre, certaines surfaces prennent mieux le lift que d'autres ; la terre battue permet par exemple aux grands lifteurs de prendre l'avantage dans de longs échanges, alors que sur gazon, où le rebond est beaucoup plus bas, le lift est moins employé, ou en tout cas moins efficace.
Fuseaux horaires
Fuseaux horaires terrestres depuis le 20 septembre 2011. Source : CIA. Le Temps universel coordonné (UTC) est une échelle de temps adoptée comme base du temps civil international par la majorité des pays du globe. UTC est une échelle de temps comprise entre le Temps atomique international (TAI ; stable mais déconnecté de la rotation de la Terre) et le Temps universel (TU), directement lié à la rotation de la Terre et donc lentement variable. Le terme « coordonné » indique que le Temps universel coordonné est en fait identique au Temps atomique international (il en a la stabilité et l’exactitude) à un nombre entier de secondes près, ce qui lui permet de coller au Temps universel à moins de 0,9 s près. « Coordinated universal time » a été abrégé en « UTC », au lieu de « CUT » correspondant à l’acronyme en anglais ou de « TUC » correspondant à l’acronyme en français. En effet, si les experts de l’UIT étaient d’accord pour définir une abréviation commune à toutes les langues, ils étaient divisés sur le choix de la langue. Finalement, c’est le compromis UTC, qui fut choisi. C’est cette notation qui est utilisée par la norme ISO 8601.
La seconde intercalaire
Une seconde intercalaire, également appelée saut de seconde ou seconde additionnelle, est un ajustement d'une seconde du Temps universel coordonné (UTC). Et ce, afin qu'il reste assez proche du Temps universel (UT) défini quant à lui par l'orientation de la Terre par rapport aux étoiles. Afin de maintenir l'UTC, conformément à sa définition, à moins de 0,9 seconde du temps universel (UT1), il convient parfois d'ajouter ou de retrancher une seconde intercalaire. Ce système a été introduit en 1972 et permet de tenir compte simplement du ralentissement de la rotation de la Terre. En effet, si l'UTC est extrêmement stable, mesuré par un ensemble d'horloges atomiques, la durée d'un jour solaire moyen, liée à la rotation de la Terre, l'est beaucoup moins. De nombreux facteurs plus ou moins périodiques influencent cette rotation. Le facteur dominant à long terme est le ralentissement de la rotation terrestre dû à la dissipation d'énergie dans les phénomènes des marées. D'une façon générale la date de la prochaine seconde intercalaire n'est pas prévisible avec exactitude. Les secondes intercalaires sont ajoutées ou retranchées à la fin de la dernière minute du dernier jour du mois précédant le 1er juillet ou le 1er janvier. De plus, si le ralentissement ou l'accélération de la rotation de Terre devait s'accroître de sorte que l'écart maximum de 0,9 s ne puisse plus être assuré dans la même période de 6 mois, il serait possible d'insérer ou de retrancher une seconde intercalaire supplémentaire avant un 1er avril ou un 1er octobre. Entre sa mise en place en 1972 et le 30 juin 2012, 25 secondes intercalaires ont été ajoutées.
Le gyroscope de Foucault
Le gyroscope fut inventé et nommé en 1852 par Léon Foucault pour une expérimentation impliquant la rotation de la Terre. La rotation avait déjà été mise en évidence par le Pendule de Foucault. Cependant Foucault ne comprenait toujours pas pourquoi la rotation du pendule s'effectuait plus lentement que la rotation de la Terre. Un autre instrument était donc nécessaire pour mettre en évidence la rotation de la Terre de façon simple. Foucault présenta ainsi en 1852 un appareil capable de conserver une rotation suffisamment rapide (150 à 200 rotations par seconde) pendant un laps de temps suffisamment long (une dizaine de minutes) pour que des mesures observables puissent être effectuées. Cette prouesse mécanique (pour l'époque) illustre le talent en mécanique de Foucault et de son collaborateur, Froment. Foucault se rendit aussi compte que son appareil pouvait servir à indiquer le nord. En effet, en bloquant certaines pièces, le gyroscope s'aligne sur le méridien. Le compas gyroscopique était né. On trouvera également ce dispositif pour le guidage inertiel des missiles et, par exemple, le pilotage vers la Lune lors du programme Apollo. On en trouve également dans les satellites artificiels pour le contrôle de l'altitude.
Orbite Terre-Soleil dans un référentiel géocentrique
Orbite Terre Soleil dans un référentiel géocentrique (c'est-à-dire la Terre étant fixe au centre de la figure et le Soleil orbitant autour de la Terre) : illustration des étapes nécessaires pour qu'un méridien terrestre donné retourne face au Soleil d'un jour au suivant. 1) une rotation complète (360°) de la Terre sur elle-même pour passer de 1 à 2 ; 2) ce faisant, le Soleil a avancé sur son orbite autour de la Terre, et de ce fait la Terre montre ce même méridien non pas face au Soleil mais face aux étoiles lointaines, point 2 ; 3) une rotation complémentaire de la Terre sur elle-même est alors nécessaire pour que le méridien soit à nouveau face au Soleil, point 3.
Point vernal et coordonnées équatoriales
Sur la sphère céleste, l'équateur et l'écliptique se croisent. Les deux intersections sont appelées des nœuds. Au cours de son mouvement apparent, le Soleil croise ces deux points, l'un en passant de l'hémisphère Nord à l'hémisphère Sud, c'est le nœud descendant ; l'autre en passant de l'hémisphère Sud à l'hémisphère Nord, c'est le nœud ascendant. Ce dernier est le point vernal (noté γ, parfois g), parfois noté point de l'équinoxe vernal ou point de l'équinoxe de printemps. Les références du système de coordonnées équatoriales sont d'une part le méridien passant par le point vernal, il définit le méridien zéro pour la mesure des ascensions droites, et d'autre part l'équateur céleste à partir duquel la déclinaison est mesurée (positivement au-dessus de l'équateur, négativement en dessous). Les coordonnées du point vernal sont l'ascension droite (α) = 0 h (étant situé sur le méridien zéro) et sa déclinaison (δ) est nulle (étant situé sur l'équateur céleste). Le point vernal étant défini comme le croisement de l'écliptique et de l'équateur céleste, il change de position avec les mouvements de précession et de nutation de l'axe de rotation de la Terre. Ces paramètres sont déterminés par l'"International Earth Rotation and Reference Systems Service" (IERS) en combinant les données fournies par un réseau de surveillance mondial. En raison des mouvements du point vernal, ce sont ses coordonnées J2000.0, c'est-à-dire au 1er janvier 2000 à midi UTC, qui servent de référence pour le système de coordonnées équatoriales.
Satellite GPB
Image artistique du satellite "Gravity Probe B" en orbite autour de la Terre pour mesurer l'effet espace-temps. L'idée de recourir à un satellite pour vérifier certains aspects de la théorie de la Relativité générale remontent au début de l'ère spatiale. "Gravity Probe B" est une mission de la NASA développée avec le département de physique de l'université Stanford aux États-Unis, et la compagnie Lockheed Martin comme premier sous-contractant. Cette mission est la deuxième expérience de physique fondamentale portant sur la gravité dans l'espace, après "Gravity Probe A" (GP-A) en 1976. L'effet de précession géodétique ou effet de Sitter découle de la courbure de l'espace-temps créée par le champ gravitationnel d'un objet. Dans le cas d'un objet placé sur une orbite à 640 km d'altitude cet effet induit une rotation de 6,6 secondes d'arc par an. Cet effet a déjà été vérifié notamment à travers l'influence de la Terre sur la Lune avec une précision de 1%.
Dessins et plans, Terre, Géologie, Mars (planète), Mercure (planète), Planètes telluriques, Vénus (planète)
Taille de quatre planètes
Les planètes telluriques, de gauche à droite : Mercure, Vénus, Terre, et Mars. La Terre est une planète tellurique, c'est-à-dire une planète essentiellement rocheuse à noyau métallique, contrairement aux géantes gazeuses, telles que Jupiter, essentiellement constituées de gaz légers (hydrogène et hélium). Il s'agit de la plus grande des quatre planètes telluriques du Système solaire, que ce soit par la taille ou la masse. De ces quatre planètes, la Terre a aussi la masse volumique globale la plus élevée, la plus forte gravité de surface, le plus puissant champ magnétique global, la vitesse de rotation la plus élevée et est probablement la seule avec une tectonique des plaques active.
Tornade marine
Tornade marine à Majorque. On parle de tornade si l'air en rotation entre en contact avec la terre ferme ; lorsque le phénomène ne touche pas le sol, on parle simplement d'un entonnoir nuageux. Lors d'un contact sur l'eau plutôt que sur le sol, on parle alors de trombe marine. Lorsque l'on observe des trombes marines se former en l'absence de nuages de convection, il s'agit d'un phénomène similaire à un tourbillon de poussière sur la terre ferme. Source : http://fr.wikipedia.org/wiki/Tornade.