Questions aux experts

Je ne comprends pas tres bien si vous cherchez une explication ou une facon de mettre en evidence la rotation de la Terre autour du Soleil. Ceci dit, la difference des jours sidéral et solaire est bien la preuve de la rotation de la Terre autour du Soleil.

La mettre en evidence "visuellement" pour des enfants n'est pas facile. La difference de 4 minutes (environ) par jour entre le temps sidéral et le temps solaire fait qu'effectivement les astres se levent de plus en plus tôt tous les jours. Sur une période de quelques jours, ce n'est pas facile à voir mais en prenant plusieurs semaines d'écart, c'est déjà plus facile à mesurer. En particulier, en hiver, il y a la majestueuse constellation d'Orion facile à reconnaitre qui se lève de plus en plus tôt. Comme il fait nuit assez tot, il est également facile de regarder où se trouve Orion le soir en novembre puis en décembre puis en janvier. On voit qu'il se leve de plus en plus tot, donc qu'il est de plus en plus haut dans le ciel de l'est à travers l'hiver. Ce n'est quand même pas une visualisation simple du mouvement de la terre par rapport au Soleil.

On peut essayer aussi de reperer quelle constellation se couche à l'ouest juste après que le soleil se soit couché et voir alors que le soleil se déplace par rapport aux constellations.

Absolument, votre correspondante a fort bien vu que la différence de 4 minutes était bien une conséquence de la rotation de la Terre autour du Soleil (plus exactement de la révolution), et que le signe de cette difference (jour solaire plus long que le jour sideral) montre que la révolution de la Terre autour du Soleil se fait dans le même sens que la rotation de la Terre sur elle-même (dans le sens inverse des aiguilles d'une montre si on regarde la Terre par le pôle Nord).

En effet lorsque la Terre a effectué un tour complet par rapport aux étoiles, elle s'est décalée sur son orbite et le Soleil n'est plus dans la même position apparente par rapport aux étoiles. Il n'a donc pas fait tout à fait un tour et il faut attendre 4 minutes de plus pour le retrouver à la position initiale. Si la rotation de la Terre sur elle-même avait lieu dans l'autre sens par rapport à la révolution, le jour solaire durerait 4 minutes de moins que le jour sidéral et l'année aurait 367,25 jours.

Une autre facon d'exprimer ce phenomene est de dire que le Soleil tourne lentement par rapport aux étoiles, puisqu'il prend 4 minutes de retard chaque jour, en faisant un tour par an. Cela correspond au passage successif dans toutes les constellations du Zodiaque : Belier, Taureau etc.. bien connues des fans d'astrologie ! Le sens de la révolution se manifeste par le fait que ce mouvement est RETROGRADE (d'ouest en est) par rapport au mouvement diurne apparent. Si le sens était inversé les deux mouvements apparents auraient lieu dans le même sens.

Le signe du décalage entre le jour sidéral et le jour solaire dépend du sens de rotation de la Terre sur elle-même et de son sens de révolution autour du Soleil. Si ces deux rotations se font dans le même sens, le jours sidéral est plus court que le jour solaire (décalage négatif), il est plus long si les rotations se font en sens inverse.
La Terre tourne sur elle-même d'ouest en est (dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, vu au-dessus du pôle nord) puisque le Soleil se déplace d'est en ouest au cours de la journée. Comme le jour sidéral est plus court, la Terre tourne autour du Soleil dans le sens inverse des aiguilles d'une montre (vu au-dessus du pôle nord terrestre, modulo la légère inclinaison de l'axe de rotation).

Dernier point, le mouvement du Soleil au cours de la journée résulte de la composition de deux mouvements: la rotation de la Terre sur elle-même qui entraîne le Soleil d'est en ouest (vu de la Terre) et la révolution de la Terre autour du Soleil qui entraîne le Soleil d'ouest en est (l'inverse du précédent !). le premier mouvement est nettement plus rapide que le second : 360 degrés en 24 h contre 360 degrés en 365 jours (un peu moins d'un degré par jour en moyenne).

La Terre tourne sur elle-même d'ouest en est, cela se traduit par un mouvement
apparent d'est en ouest, visible sur les étoiles, qui se lèvent à l'est
(toujours dans la même direction), passent au méridien, puis se couchent à l'ouest (toujours dans la même direction). La durée de la rotation sidérale de
la Terre, rotation par rapport aux étoiles se mesure simplement en
chronométrant le temps séparant le passage au méridien d'une étoile (on trouve
environ 23 h 56 min 4 s). Le mouvement du Soleil parmi les étoiles est plus
difficile à matérialiser car les étoiles et le Soleil ne sont pas visibles en
même temps. La solution la plus simple est celle utilisée dans l'Antiquité: le
lever héliaque des étoiles.

Un matin on repère une étoile, dans la direction du Soleil, qui se lève juste
avant le Soleil, le lendemain on constate que la même étoile va se lever un
peu plus tôt que le Soleil, la distance entre l'étoile et le Soleil augmente de
jour en jour (environ un degré par jour si l'étoile est sur la trajectoire du
Soleil), au bout de 10 jours le Soleil se sera déplacé de dix degrés environ
par rapport à l'étoile. Et le lever de l'étoile se fera beaucoup plus tôt que
le lever du Soleil, donc le Soleil s'éloigne de l'étoile vers l'est, il tourne
donc dans le même sens que la Terre sur elle-même c'est-à-dire d'ouest en est.