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Excursion azimutale du Soleil

 

L’observation attentive et régulière du Soleil montre que 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.

La direction dans laquelle on observe un astre : soleil, planète, étoile 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.

 

 

 

-          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[1] et l’intersection du vertical de l’astre avec l’horizon.

 

Azimut du Soleil, à son lever et à son coucher.

 La figure ci-dessous 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 variations (excursions) des azimuts sont représentées sur le schéma ci-dessous, dans lequel le plan de la feuille est le plan horizontal et notre œil se trouve au dessus, au zénith.

 

 

 

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 ou O) au printemps, au NW (Nord Ouest) en été et retour à l’Ouest le jour de l’automne.

 

 

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°27’ (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°27’) 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.

 

La boussole et le compas.

Les navigateurs et les randonneurs repèrent le nord avec une boussole, que les marins désignent par « compas ».

Ces instruments indiquent la direction du Nord magnétique qui diffère sensiblement du nord géographique.

L’angle entre ces deux directions s’appelle la « déclinaison magnétique »[2]

 

 

L’histoire de la découverte de cette déclinaison est longue et tortueuse[3]. Christophe Colomb en fait état dans son journal de bord du 3 septembre 1492.

L’origine de la déclinaison magnétique est connue :

 Le champ magnétique terrestre est, jusqu'à quatre rayons terrestres du centre, assimilable à celui que créerait un aimant placé à l'intérieur du globe et incliné d'environ 11° par rapport à l'axe de rotation de la terre.

Il est admis que le centre du globe est occupé par un noyau métallique de 3500 km de rayon, essentiellement constitué de fer à une température de 5800° C et à une pression de plusieurs millions (entre 3 et 4) de bars ou atmosphères[4]. Ce noyau comporte une partie centrale solide et une partie externe fluide.

On imagine que des courants électriques, provoqués par les mouvements de convection du fluide métallique du noyau externe, sont à l'origine du champ magnétique terrestre.

 

La valeur de la déclinaison magnétique varie en fonction du lieu géographique. Elle varie aussi légèrement dans le temps. Ainsi en 2019 elle valait 15°,1 et elle est de 15°,14 en 2022 (vers l’ouest) en Martinique et augmente d’un degré tous les 40 ans.

Les cartes marines indiquent la valeur de la déclinaison.

 

Sur une boussole ou un compas magnétique l’aiguille aimantée se déplace sur la rose des vents : Etoile à 32 branches représentant les 4 points cardinaux et les points intermédiaires.

L’écart de 11,25° entre deux repères de la rose est dénommé « quart ». Le quart est utilisé dans le langage maritime pour donner la direction d’un amer ou autre objet par rapport à l’avant du navire, en précisant le bord (bâbord ou tribord).

 

Annexe : Tableau des durées du jour en fonction de la date et de la latitude du lieu.

 

 

Mise à jour en 2022

Emile BIDOUX

CDSA