Prenons un exemple avec une planète imaginaire. Dans ce système solaire, la planète effectue une orbite autour de son soleil en 8,6 jours solaires, au lieu de 365 jours, comme le fait la Terre. (J’utilise une année plus courte car elle amplifie la différence entre les jours solaires et stellaires, vous pouvez donc la voir plus facilement.)
Voici une animation montrant la différence entre les jours solaires et stellaires pour cette planète. La flèche montre quand un certain point sur la planète pointe vers une étoile lointaine (ce qui serait façon hors cadre) ou à son soleil. L’instant où il pointe vers le soleil est celui où le soleil serait au point le plus élevé du ciel pour un observateur à cet endroit.
Vidéo : Rhett Allain
Notez que pour un jour stellaire, la planète fait en effet une révolution complète, avec un temps de 0,648 « unités de temps ». (J’ai également inventé des unités de temps imaginaires pour cet exemple.) Cependant, à ce stade du mouvement, le soleil n’est pas revenu au même endroit dans le ciel de la planète, car pendant cette journée stellaire, la planète s’est déplacée. Il faut 0,726 « unités de temps » avant que la flèche ne pointe vers le soleil. Donc, dans ce cas, le jour solaire est un peu plus long qu’un jour stellaire, tout comme sur Terre.
Est-il possible que le jour solaire soit plus court que le jour stellaire? Ouais. Si la planète tourne dans une direction opposée à sa rotation orbitale, cette rotation vers l’arrière ramènera le soleil au point le plus élevé plus tôt. Voici à quoi cela ressemble :
Vidéo : Rhett Allain
Cependant, en raison de la façon dont les systèmes solaires se forment, les planètes tournent généralement dans le même sens que leur mouvement orbital. Dans notre système solaire, seule Vénus tourne en arrière. (OK, Uranus tourne sur le côté – je ne sais pas si cela compte comme un recul.) Mais le fait est qu’un jour solaire est différent d’un jour stellaire.
Changements dans une journée solaire
Pour notre planète imaginaire, la durée de chaque jour solaire était la même que celle du jour solaire précédent. Sur Terre, ce n’est pas vrai. La différence est que notre planète imaginaire avait une orbite circulaire et que l’orbite de la Terre n’est pas parfaitement circulaire – elle est proche, mais pas exacte.
Voici à quoi ressemblerait la planète imaginaire avec une orbite elliptique. Remarque : je ne montre pas la rotation de la planète sur son axe. Au lieu de cela, j’ai une flèche vectorielle rouge pour représenter la vitesse de la planète – plus la flèche est longue, plus la planète se déplace rapidement.
Vidéo : Rhett Allain
Remarquez que lorsque la planète se rapproche du soleil, elle accélère. Puis il ralentit quand il s’éloigne. Il y a plusieurs façons d’expliquer ce phénomène, mais je vais utiliser l’idée de moment cinétique.
Pour être honnête, les calculs nécessaires pour bien comprendre le moment cinétique peuvent devenir un peu laids. Donc, à la place, je vais juste expliquer cela avec une belle démonstration.
