Si la Terre est inclinée, pourquoi Polaris est-il toujours au-dessus du même endroit?

Pourquoi Polaris, l'étoile du Nord, est-il toujours au-dessus (ou proche) du pôle Nord? Si la Terre est inclinée, le trajet de Polaris devrait être en hiver à 23 degrés de son passage en été, ou pas?

Vous avez raison de dire que l’axe de rotation de la Terre est incliné de 23 degrés par rapport au plan de son orbite. Mais il est faux que la direction indiquée par l’axe change d’une manière importante (elle devrait être de 2 * 23 degrés) sur une période de 6 mois.

Votre hypothèse : si l’axe pointait vers Polaris en (1), il devrait alors être dirigé vers une autre étoile en (2).

L'axe reste orienté dans la même direction pendant toute l'année car les lois de la physique stipulent que l'axe d'un objet en rotation reste orienté dans la même direction, sauf si un couple agit sur le corps pour en changer l'orientation. Il y a des couples agissant sur la Terre (à savoir le Soleil et la Lune), mais il faut 13 000 ans pour changer de sens, "d'un sens à l'autre", et non de six mois.

Correct : l'orientation de l'axe de rotation de la Terre reste dirigée vers la même étoile tout au long de l'année (en ignorant le cycle de précession lent de 26 000 ans).

Vous pouvez entendre parler de quelque chose appelé la sphère céleste . Bien que nous sachions maintenant que la Terre tourne sur son axe, pour les peuples anciens, il semblait que les étoiles tournaient autour de nous (et qu’elles correspondent à notre propre cadre de référence). Ce globe d'étoiles en rotation peut lui-même être cartographié sur un globe de la même manière que nous pouvons cartographier la terre et l'eau de la Terre.

Il y a plusieurs raisons pour lesquelles Polaris est toujours vu dans la même position sur cette sphère céleste.

1. Lorsque le globe terrestre et la sphère céleste tournent l'un par rapport à l'autre, ils partagent un axe. Ce centre de rotation ne bouge pas.
2. Alors que certaines planètes (comme Mars) tournent sur un axe qui vacille lui-même par rapport à l' écliptique , la Terre possède un axe stable grâce à notre grande lune . Cet axe pointe toujours dans la même direction et est donc toujours aligné avec les mêmes étoiles dans notre galaxie.
3. Les étoiles de notre galaxie gravitent très lentement autour du centre galactique de notre point de vue, si bien que la civilisation humaine n'aurait observé aucun changement significatif de la position des étoiles au cours de sa vie.
4. Au cours de l'orbite terrestre autour du Soleil, son propre changement de position est si faible par rapport à l'échelle galactique qu'aucune parallaxe stellaire significative ne peut être attendue.

Donnez un coup de pied (ou lancez) un ballon de football AFL / rugby (un sphéroïde prolate) pour qu’il tourne rapidement (autour de son grand axe) en même temps qu’il parcourt un arc (tombant sous la gravité). Vous devriez pouvoir observer que l'axe de rotation est transporté parallèlement (au moins si la perturbation par la résistance de l'air est suffisamment faible pour être négligée).

La terre tourne. Pour changer la direction dans laquelle il tourne (par rapport au cadre inertiel des étoiles éloignées), il serait nécessaire d'appliquer un couple de rotation à la Terre. La gravité d'un soleil n'applique aucun couple à une planète sphérique (en raison des symétries des forces newtoniennes appliquées).

Étant donné que la Terre n'est pas une sphère parfaite (par exemple, légèrement oblique), le gradient de champ gravitationnel du soleil applique un faible couple. Ainsi, au cours des millénaires, l'axe nord de la planète est progressivement orienté vers différentes constellations.