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EQUINOXE ET EXCURSION AZIMUTALE DU SOLEIL

Le 22 septembre 2018 sera le premier jour de l’automne. Le Soleil passera au zénith de l’équateur après avoir surplombé la Martinique les 13 et 14 août.

Les astronomes parlent d’équinoxe quand le Soleil se trouve à l’intersection du plan de l’équateur et de l’écliptique qui est le plan de l’orbite de la Terre autour du Soleil.

On distingue l’équinoxe de printemps vers le 21 mars et l’équinoxe d’automne vers le 21 / 22 septembre.

Le jour de l’équinoxe la durée du jour (période entre le lever et le coucher du Soleil) est égale à celle de la nuit pour tous les habitants de la Terre[1], soit 12 heures.

Une autre particularité de ce jour est que le Soleil se lève à l’est et se couche à l’ouest.

Avec un instrument, tel un "compas" utilisé par les marins, on peut vérifier que notre « astre du jour » se lève exactement à l’Est et se couche exactement à l'ouest uniquement au moment des équinoxes de printemps et d’automne.

La direction de son coucher ou de son lever varie au cours des jours (saisons). Les grands voyageurs savent aussi qu’elle dépend du lieu géographique.

fig. 1 FORT DE FRANCE fig .2 PARIS

Les schémas ci-dessus représentent les trajectoires du Soleil dans le ciel d’un observateur qui se trouve au centre de sa « sphère locale » à Fort de France fig.1 et à Paris fig.2. Sur chaque schéma les trajectoires extrêmes (orangées) sont décrites par le Soleil au solstice d’été et au solstice d’hiver. La courbe du milieu est celle des équinoxes.

Le premier jour du printemps et de l‘automne le Soleil est exactement à l’Est et à l’Ouest au moment des lever et coucher en Martinique mais aussi à Paris. Il en est de même pour tous les lieux de la Terre.

AZIMUT

La direction dans laquelle on observe un astre : soleil, planète, étoile etc. porte le nom d’azimut.

L’azimut et la hauteur définissent la position d’un objet céleste sur la voûte étoilée. Ces deux coordonnées astronomiques se mesurent dans un référentiel : la sphère locale qui a pour centre l’observateur et comme plan fondamental de référence l’horizon de l’observateur. Fig.3

fig.3 Sphère locale : hauteur et azimut – horizon et vertical

- La hauteur se mesure sur le vertical de l’astre à partir de l’horizon.

- L’azimut est l’angle séparant le vertical de l’astre et le méridien du lieu. C’est aussi, de manière pratique, l’angle mesuré entre le point cardinal nord, ou sud et l’intersection du vertical de l’astre avec l’horizon.

Pour les marins l’azimut se compte à partir du point cardinal Nord, dans le sens des aiguilles d’une montre, soit :

Nord : azimut 0° ; Est : azimut 90° ; Sud : azimut 180° ; Ouest : azimut 270°.

Par contre les astronomes le comptent à partir du point cardinal Sud.

Il n’y a pas de règle officielle internationale, aussi il convient de vérifier l’origine qui est adoptée par les auteurs d’éphémérides astronomiques ou nautiques.

La préférence des astronomes pour le Sud peut s’expliquer du fait que les angles horaires (voir « repérage d’un astre : la relation fondamentale des heures » CDSA. E.B.) sont mesurés à partir du Sud ; aussi au moment du passage au méridien Sud a un angle horaire nul et un azimut nul (cas du Soleil, de la Lune et des planètes pour les régions européennes).

Signalons également que les azimuts des astres qui se lèvent peuvent aussi être comptés à partir de l’Est : amplitude ortive et les azimuts de ceux qui se couchent à partir de l’Ouest : amplitude occase (A.DANJON ; Astronomie Générale)

Azimut du Soleil à son lever et à son coucher.

Nous avons déjà indiqué que la figure 1 montre les différentes trajectoires diurnes du Soleil les jours du printemps, de l’été, de l’automne et de l’hiver pour Fort de France, à gauche et Paris à droite.

Les déplacements (excursions) en azimut sont représentés sur le schéma ci-dessous fig.4, dans lequel le plan de la feuille est le plan horizontal de l’observateur qui se trouve au centre.

N.B : Les azimuts sont comptés à partir du Nord de 0° à 360°

fig.4 Azimuts du Soleil aux levers et couchers du Soleil à Fort de France et à Paris.

On relève que l’amplitude de variation est plus grande à Paris qu’à Fort de France, soit respectivement 74° et 49°

Au lever l’azimut est SE (Sud Est) en hiver, passe à l’Est au printemps, continue vers le NE (Nord Est) en été et revient plein Est en automne.

Au coucher la course en azimut va du SW (Sud Ouest) en hiver à l’Ouest (W) au printemps, au NW (Nord Ouest) en été et retour à l’Ouest le jour de l’automne.

Remarque :

En tout état de cause l’azimut du Soleil (où de tout autre astre) au lever et au coucher dépendant de la position de l’observateur est différent pour un Prêchotin et un Foyalais.

En réalité l’écart est tellement faible que tous les martiniquais regardent dans la même direction quand ils observent le Soleil à l’horizon à son lever et à son coucher.

A titre indicatif cet écart en azimut n’est que de 2/10° (2 dixième de degré soit 3 minutes d’arc) entre la Martinique et la Guadeloupe.

Calculs :

Voici une formule donnant les azimuts au moment du lever d’un astre : cos Z = sin D / cos F

Avec Z = azimut ; D déclinaison et F la latitude du lieu d’observation.

On voit que pour D=0 (équinoxes de printemps et d’automne) l’azimut au lever est de 90° (plein Est) quelque soit le lieu.

On vérifie que pour D=23°26’ (Eté) l’azimut du soleil au lever est de 66° à Fort de France et 52° à Paris et le 21 décembre, jour de l’hiver (D=-23°26’) il vaut 114° à Fort de France et 126° à Paris.

D’autre part, sur le cercle Polaire, le jour de l’été le Soleil se lève et reste pratiquement au Nord toute la journée, la variation en azimut est seulement d’une dizaine de degrés.

Les habitants du Morne Rouge fig.5 voient le Soleil se lever en direction du Robert en hiver (21 décembre) et en direction du Marigot en été (22 juin).

On l’observe au couchant en regardant vers Saint Pierre en hiver et en tournant son regard vers le Prêcheur en été. Aux équinoxes (21 mars et 21 septembre) il se lève en direction de Sainte Marie.

fig 5 Directions des levers et couchers de Soleils vus du Morne Rouge

Emile BIDOUX

[1] En considérant le centre du Soleil et en négligeant la réfraction atmosphérique.