Période de rotation - Définition

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La période de rotation désigne la durée mise par un astre (étoile, planète, astéroïde) pour faire un tour sur lui même. Par exemple, la Terre a une période de rotation d'environ 24 heures.

Périodes de rotation sidérale et synodique

Évolution d'une planète sur son orbite au temps initial, après une rotation sidérale et après une rotation synodique.
Évolution d'une planète sur son orbite au temps initial, après une rotation sidérale et après une rotation synodique.

Dans le cas d'un astre orbitant autour d'une étoile, on distingue deux rotations :

  • la rotation sidérale, temps au bout duquel la planéte retrouve la même orientation par rapport aux étoiles environnantes ;
  • la rotation synodique, temps au bout duquel la planète retrouve la même orientation par rapport à l'étoile. Elle correspond à la durée du jour.

Les planètes tournant en général dans le même sens sur elles-même qu'autour de leur étoile, leur période de rotation synodique est plus longue que la période de rotation sidérale. Par exemple, la période de rotation sidérale de la Terre est de 23 h 56 min 4 s et sa période synodique est en moyenne de 24 h (soit environ 4 min plus longue).Il est plus simple de penser ainsi : en un an , la Terre a pivoté 365.2425 fois dans le référentiel synodique et donc 365.2425 + 1 fois dans le référentiel sidéral. Donc un jour sidéral vaut 365.2425/(366.2425 ) jour solaire, soit en effet 86164s.

Plus exactement, comme la référence n'est plus l'année, mais le TAI ( temps atomique international), le jour est par DEFINITION 86400s , et le jour solaire moyen vaut environ 86400s ( c’est-à-dire que le nombre de secondes dans une année peut varier, et que celui de l'année tropique 1900 peut être précisé). En tout cas, la valeur de la période de pivotement de la Terre est nominalement:

T = 86164 s + 98 ms + 903 ns + 697 ps (cf note IERS(lien))

MAIS cette période varie d'environ 1ms par jour et augmente régulièrement en moyenne de (1+ 10^-10), "à cause" de l'éloignement de 3.84cm/an de la Lune.(cf rotation synchrone).

Dans le système solaire, Vénus constitue une exception : planète rétrograde — sa rotation s'effectue dans le sens inverse de sa révolution — a une période de rotation synodique (117 jours) plus courte que sa période de rotation sidérale (243 jours).

Dans le système solaire, la période sidérale désigne couramment la période de révolution sidérale, c'est-à-dire le retour à la même position relativement au soleil et à la terre, notion qu'il ne faut pas confondre avec la période de rotation sidérale définie ci-dessus.

Évolution de la période de rotation

Étoiles

Planètes

Force de marée exercée par un satellite sur une planète
Force de marée exercée par un satellite sur une planète

La planète s'allonge légèrement sous l'effet de la marée : les deux extrémités de la planète sont attirées avec une force différente en raison de leur différence de distance au satellite.

En raison des frottements, cet allongement est désaxé par rapport au satellite. Il en résulte un couple tendant à modifier la vitesse de rotation qui fait évoluer la période de rotation de la planète, comme l'explique le schéma ci-contre. Il s'agit généralement un ralentissement de la rotation, sauf lorsque le satellite a une révolution plus rapide que la rotation de la planète et effectuée dans le même sens que celle-ci. Notamment la période de rotation sidérale de la terre augmente en raison des frottements dus aux mouvements des marées (dues à l'action conjoointe de la lune et du soleil).

Le changement de répartition de la matière au sein de la planète (érection de massifs montagneux, fonte de glaciers continentaux) est également susceptible de modifier la vitesse de rotation.

La variation de la période de rotation de la terre influe sur la durée du jour, qui dépasse actuellement la moyenne de 24 h de quelques fractions de seconde. Il est ainsi nécessaire d'ajouter régulièrement une seconde intercalaire afin que le temps universel reste calé sur le cycle diurne.

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