Précession des équinoxes
Mouvement de précession.
Trajet de l'axe du pôle Nord sur la voûte céleste, dû à la précession (en supposant une vitesse de précession et une obliquité constantes)
Trajet de l'axe du pôle Sud sur la voûte céleste, dû à la précession (en supposant une vitesse de précession et une obliquité constantes)
La précession des équinoxes est le lent changement de direction de l'axe de rotation de la Terre.
Description du phénomène
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, 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.
Une des conséquences de ce déplacement est que la position des étoiles sur la sphère céleste dans le système de coordonnées équatoriales change aussi. Actuellement, l'étoile brillante la plus proche du pôle nord céleste (dont elle n'est distante que d'environ 1°) est α Ursae Minoris (m 1,97) dite aussi l'étoile polaire. Dans le passé, vers 3000 av. J.-C., c'était l'étoile α Draconis (Thuban) qui servait d'étoile polaire mais elle était beaucoup moins lumineuse que l'étoile polaire. Par contre, dans environ 8 000 ans Alpha Cygni (Deneb, 1,25m) puis dans environ 12 000 ans la très brillante Alpha Lyrae (Vega, 0,03m) seront à leur tour l'étoile polaire, quoiqu'avec une erreur d'au moins 4 degrés. Dans l'hémisphère sud, les ciels nocturnes sont actuellement relativement dépourvus d'étoiles brillantes dans la région du pôle : l'étoile Sigma Octantis, quoique fort proche, est vraiment trop faible pour être visible (5,5m). Dans environ 13 000 ans, ce sera au tour d'Eta Columbae (4m) d'être au plus proche du pôle sud céleste, dont elle en est actuellement le plus éloigné.
Comme l'orbite de la Lune est inclinée par rapport au plan de l'écliptique, l'action de la Lune vient légèrement perturber la précession en y ajoutant de petites oscillations dont la période est de 18,6 ans. Cet effet s'appelle la nutation.
À cause de la précession des équinoxes, la durée du cycle des saisons (année tropique) est environ 20 minutes plus courte que le temps que met la Terre pour occuper la même position par rapport aux étoiles (année sidérale). Cette différence est importante pour les calendriers et leurs règles concernant les années bissextiles.
La valeur actuelle du déplacement est de 50,290966" par an, soit environ 1° pour 72 ans.
Histoire de la découverte
Hipparque a découvert, aux environs de -130, le phénomène de la précession. Le premier, il en a laissé une estimation. En comparant ses mesures de la position de Alpha Virginis (Spica), une étoile proche de l'écliptique, par rapport au point vernal avec celles effectuées par les astronomes des siècles précédents, comme Timocharis d'Alexandrie et les astronomes babyloniens et chaldéens, il montra que le point vernal s'était déplacé de 2° par rapport à α Virginis. Il montra aussi que ce mouvement concernait aussi d'autres étoiles et valait au moins 1° par siècle.
Dans son ouvrage Des Dieux, des tombeaux, des savants, l'archéologue C. W. Ceram affirme cependant que les Babyloniens avaient déjà remarqué et consigné des observations de cette précession. Mais ceux-ci se bornaient généralement à consigner les observations, sans guère les théoriser.
Notes et références
Le livre d'Hipparque Περὶ τῆς μεταπτώσεως τῶν τροπικῶν καὶ ἐαρινῶν ἰσημερίων (Du changement des solstices et des équinoxes printanières) ne nous est pas parvenu. Nous en connaissons partiellement le contenu par l'intermédiaire de Ptolémée
Götter, Gräber und Gelehrte, traduction de Gilbert Lambrichs, revue et complétée par Allan Kosko. Cet ouvrage, qui a suscité bien des vocations d'archéologues, date de 1949.
