Un peu de "vulgarisation" astronomique : qu'est-ce que le "Temps Moyen" ?

[roger15]

Un peu de "vulgarisation" astronomique : qu'est-ce que le "Temps Moyen" ?

 

Pendant très longtemps seul le Soleil a permis de connaître avec précision l'heure : et à un seul moment de la journée, lors de son passage au méridien, qu'on a appelé "midi" (le milieu du jour). Pour le calculer c'était relativement simple (du moins les jours où les nuages ne bouchaient pas le ciel) : on mesurait l'ombre d'un bâton (le "gnomon") et dès qu'elle commençait à décroître en longueur c'est qu'on venait d'atteindre midi. Donc tous les astronomes amateurs de mécanique céleste ont pris pour début de la journée midi.

 

Mais pour le public la journée commençait à l'opposé de midi, donc à minuit. Il y a donc eu pendant des siècles douze heures de décalage entre le début de la journée "civile" et "astronomique".

 

L'heure prise en compte, tant pour les Astronomes que pour le public était le "Temps Solaire Vrai" (TSV). Or, il n'y a pas vingt-quatre heures exactement entre deux passages du Soleil au méridien…

 

Prenons le très officiel "Guide de Données Astronomiques pour 2007" (ou "Annuaire du Bureau des Longitudes") établi chaque année par l'Institut de Mécanique Céleste et de Calcul des Éphémérides (IMCCE). A la page 120 il donne les indications suivantes pour aujourd'hui (mardi 3 juillet 2007) et pour les quatre jours suivants en ce qui concerne l'heure (en Temps Universel Coordonné) du passage du Soleil au méridien pour l'observatoire de Paris (48° 50' 11" de latitude Nord et 2° 20' 11" de longitude Est) :

 

* 3 juillet 2007 : 11 heures 54,8 minutes ;

* 4 juillet 2007 : 11 heures 55,0 minutes ;

* 5 juillet 2007 : 11 heures 55,2 minutes ;

* 6 juillet 2007 : 11 heures 55,3 minutes ;

* 7 juillet 2007 : 11 heures 55,5 minutes.

 

Chaque passage au méridien est donc espacé de 24 heures et 12 secondes. En fait ce n'est pas aussi régulier tout au long de l'année. Ce décalage est dû à ce qu'on appelle "l'équation de temps". L'équation de temps peut être au maximum de 14 minutes et 6 secondes en avance sur le "midi moyen" (en début d'année) et en retard de 16 minutes et 33 secondes (en automne). Pour une explication complète du mécanisme de l'équation de temps voir le site de Jean-Paul Cornec (du Club Astronomique du Trégor) : http://perso.orange.fr/jean-paul.cornec/equation.htm

 

Les horloges mécaniques n'auraient pas résisté longtemps aux manipulations incessantes qu'il aurait fallu opérer chaque jour pour tenir les horloges en permanence en accord avec le Soleil. Aussi, à la fin du dix-septième siècle ont-ils décidé de se régler désormais sur un "Temps Solaire Moyen" (TSM) pour lequel il y aurait absolument et en permanence vint-quatre heures précises entre deux passages du Soleil au méridien.

 

François Arago dans son "Astronomie Populaire" indique au tome I pages 296 et 297 que c'est un Auvergnat, le Comte Gilbert-Gaspard Chabrol de Volvic (1773-1843), préfet de la Seine de 1812 à 1830, qui est à l'origine en 1816 de la décision de régler dorénavant les horloges de Paris sur le temps moyen (et non plus sur le temps solaire vrai) ; c'est à dire corrigé de "l'équation de temps". Le temps solaire moyen avait été appliqué dès 1780 à Genève et en 1792 à Londres.

 

Mais le préfet de la Seine avait peur que cela n'entraîne des émeutes populaires, aussi demanda-t-il au Bureau des Longitudes de le couvrir. François Arago raconte : « M. de Chabrol, préfet de la seine, avant d'introduire cette modification dans les horloges de la capitale, voulut pour sa garantie avoir un rapport du Bureau des Longitudes ; il craignait que ce changement n'amenât un mouvement insurrectionnel dans la population ouvrière ; que celle-ci ne refusât d'accepter un midi qui, par une contradiction dans les termes, ne correspondait pas au milieu du jour, un midi qui partagerait en deux portions inégales le temps compris entre le lever et le coucher du soleil. Ces sinistres appréhensions ne se réalisèrent point : le changement passa inaperçu. »

 

Pour les autres villes de France le temps moyen s'est imposé progressivement entre 1816 et 1880.

 

Au cours des années 1837 à 1890 la généralisation de deux moyens modernes de communication, le chemin de fer et le télégraphe électrique, a amené à utiliser, dès leur arrivée dans les différentes villes de France, non plus le temps local moyen, mais le temps moyen de Paris. Les circulaires des différentes compagnies ferroviaires française précisent régulièrement que « la marche des trains circulant sur notre réseau de chemin de fer est réglée sur le méridien de Paris ». Mais cela ne concerne en réalité que les horloges "extérieures" des gares. Le 19 juillet 1851 la compagnie des chemins de fer de l'Est déclare dans son ordre de service n° 376 : « Les horloges intérieures des stations de la ligne doivent être réglées à 5 minutes de retard sur le méridien de Paris. A partir de ce jour [19 juillet 1851] les horloges intérieures seront retardées de 5 minutes sur les cadrans des horloges extérieures. Ces dernières donnent l'heure de Paris ». Cette mesure sera progressivement adoptée par les autres compagnies. Elle sera généralisée à toutes les compagnies en novembre 1887. Les horaires des trains et les "régulateurs" (les montres à gousset) du personnel des chemins de fer étaient réglés sur l'heure "intérieure" des gares. Donc en France les trains roulaient en réalité en suivant l'heure d'un fuseau horaire proche de Rouen (la cathédrale de Rouen est à 4 minutes et 58 secondes en temps du méridien de l'observatoire de Paris) ; mais aussi à 4 minutes 21 secondes seulement de l'heure de Greenwich.

 

La loi du 14 mars 1891 a décidé d'unifier l'heure en France et en Algérie avec application au 15 mars 1891. L'heure légale française était désormais le Temps Moyen de l'observatoire de Paris.

 

Et les Astronomes français dans tout ça ? Eh bien, ils ont fini par rejoindre le bon sens populaire et leurs deux prestigieuses publications "l'Annuaire du Bureau des Longitudes" et "La Connaissance des Temps" qui utilisaient pour leurs éphémérides astronomiques jusqu'en 1834 le "Temps Solaire Vrai" de Paris, ont décidé à partir du volume pour 1835 d'adopter le " Temps Solaire Moyen" de Paris, avec début de la journée à minuit et non plus à midi.

 

Seuls les "jours juliens" commencent à midi. Cela n'a d'intérêt que pour savoir le nombre de jours exacts entre deux dates très éloignées sans tenir compte des jours bissextiles et de la réforme du calendrier grégorien en 1582. Cela concerne surtout les amateurs de comètes et d'étoiles ayant explosé dans le très lointain passé.

 

Enfin, dernière étape : la loi du 9 mars 1911 a décidé que dans la nuit du vendredi 10 au samedi 11 mars 1911 à minuit 9 minutes et 21 secondes (Temps civil moyen de Paris) l'heure légale en France serait désormais « l'heure du temps moyen de l'observatoire de Paris retardée de 9 minutes 21 secondes ». En pratique cela revenait à autoriser la France à se raccorder au méridien de Greenwich, donc au "Temps Universel", mais sans prononcer le nom de cet Observatoire britannique honnis…

 

La circulaire d'application de cette loi précisait que « L'application doit être effective dans la nuit du vendredi 10 au samedi 11 mars 1911 à minuit, moment où toutes les horloges intérieures et extérieures des chemins de fer devront être réglées d'après la nouvelle heure légale ».

 

Le projet de loi sur ce rattachement au Temps Universel avait été déposé le 8 mars 1897. La chambre des députés le vota dès le 24 février 1898, en revanche le Sénat ne le vota que le 9 mars 1911 !!!... Précisons qu'une conférence astronomique internationale s'était tenue à Washington (États Unis) dès octobre 1884 pour décider de « l'adoption d'un premier méridien unique et d'une heure universelle ». Sur 27 états représentés seuls trois, le Brésil, la France et Saint-Domingue s'opposèrent au choix du méridien de Greenwich comme méridien international. M. Jansen qui représentait la France plaida pour le méridien de l'île de Fer aux Canaries. Le Japon adopta le méridien de Greenwich dès 1888 et l'Allemagne en 1891.

 

Roger 15.

[zaurel]

Merci Roger pour cet exposé très instructif!!

['Bruno]

Ah oui, un epxosé intéressant et bien documenté !

[roger15]

Merci Zaurel, merci 'Bruno.

[Toutiet]

Roger,

 

"Chaque passage au méridien est donc espacé de 24 heures et 24 secondes".

 

Intéressant, mais je ne comprends pas d'où viennent ces 24 secondes"...?

[roger15]

Roger, "Chaque passage au méridien est donc espacé de 24 heures et 24 secondes". Intéressant, mais je ne comprends pas d'où viennent ces 24 secondes"...?

 

Bonsoir Toutiet,

 

Tu es trop intelligent pour me poser cette question. Je n'ai plus envie de polémiquer avec toi !… L'histoire des rouleaux de papier peint me reste encore dans la gorge !…

 

Roger 15.

[Toutiet]

Bonsoir Toutiet,

 

Tu es trop intelligent pour me poser cette question. Je n'ai plus envie de polémiquer avec toi !… L'histoire des rouleaux de papier peint me reste encore dans la gorge !…

 

Roger 15.

 

Non mais je suis sérieux et, au vu des données que tu cites pour les 3, 4, 5, 6 et 7 juillet, je ne trouve pas un écart de 24 h et 24 s mais de 24 h et 12 s. C'est pour cela que je posais la question. Il n'y a pas de polémique là-dessous:)

[roger15]

Non mais je suis sérieux et, au vu des données que tu cites pour les 3, 4, 5, 6 et 7 juillet, je ne trouve pas un écart de 24 h et 24 s mais de 24 h et 12 s. C'est pour cela que je posais la question. Il n'y a pas de polémique là-dessous:)

 

Bonsoir Toutiet,

 

Il y a effectivement un écart de 0,2 seconde par jour soit : 0,2 * 60 = 12 secondes. L'erreur vient de ce que dans mon brouillon j'avais au départ fait le calcul pour deux jours. J'ai donc rectifié cette erreur de calcul en mettant celui qui avait détecté l'erreur.

 

Roger 15.

[Toutiet]

Bonsoir Toutiet,

 

Il y a effectivement un écart de 0,2 seconde par jour soit : 0,2 * 60 = 12 secondes. L'erreur vient de ce que dans mon brouillon j'avais au départ fait le calcul pour deux jours. J'ai donc rectifié cette erreur de calcul en mettant celui qui avait détecté l'erreur.

 

Roger 15.

 

OK, merci, et entre le 5 et le 6 juillet, il n'y a que 0,1 seconde d'écart. C'est normal où c'est dû aux arrondis ?

[roger15]

OK, merci, et entre le 5 et le 6 juillet, il n'y a que 0,1 seconde d'écart. C'est normal où c'est dû aux arrondis ?

 

C'est bien entendu dû aux arrondis. Il faut savoir qu'un cadran solaire ne peut donner au maximum qu'une précision d'une demi-minute, et encore si l'ombre projetée par le gnomon est assez longue...

[Toutiet]

C'est bien entendu dû aux arrondis. Il faut savoir qu'un cadran solaire ne peut donner au maximum qu'une précision d'une demi-minute, et encore si l'ombre projetée par le gnomon est assez longue...

 

Je ne vois pas bien le raport avec un cadran solaire... car je suppose que les heures de passage au méridien, données de l'IMCCE, sont des résultats de calculs tout à fait indépendants de la gnomonique.

[roger15]

Je ne vois pas bien le raport avec un cadran solaire... car je suppose que les heures de passage au méridien, données de l'IMCCE, sont des résultats de calculs tout à fait indépendants de la gnomonique.

 

Sans doute, mais l'équation de temps ne sert en pratique que pour les cadrans solaires... Et puis, le plus simple est que tu poses la question directement aux calculateurs de l'IMCCE.

['Bruno]

Si l'écart (qui, comme l'a rappelé Roger, n'est pas constant mais dépend du jour de l'année - c'est la variation de l'équation du temps) vaut 0,2 minute, sauf un coup où il vaut 0,1 minute, c'est bien entendu pour des raisons d'arrondi (le livre a arrondi au dixième de minute).

 

Imaginons le cas suivant :

* 3 juillet 2007 : 11 h 54 m 50 s ; [arrondi : 54,8 m]

* 4 juillet 2007 : 11 h 55 m 00 s ; [55,0 m]

* 5 juillet 2007 : 11 h 55 m 10 s ; [55,2 m]

* 6 juillet 2007 : 11 h 55 m 20 s ; [55,3 m]

* 7 juillet 2007 : 11 h 55 m 30 s. [55,5 m]

 

L'écart est parfaitement régulier, et pourtant si on veut l'arrondir au dixième de minute, on obtiendra exactement les valeurs indiquées par Roger (que j'ai ajoutées entre crochets).

[GUNNM]

Seuls les "jours juliens" commencent à midi. Cela n'a d'intérêt que pour savoir le nombre de jours exacts entre deux dates très éloignées sans tenir compte des jours bissextiles et de la réforme du calendrier grégorien en 1582. Cela concerne surtout les amateurs de comètes et d'étoiles ayant explosé dans le très lointain passé.

Et sans tenir compte des logiciels d'éphémerides des planètes utilisées tout les jours par un très grand nombre de personnes. (plus les calendriers lunaire, et donc de marées, etc)

[roger15]

Et sans tenir compte des logiciels d'éphémerides des planètes utilisées tout les jours par un très grand nombre de personnes. (plus les calendriers lunaire, et donc de marées, etc)

 

Bonjour Steven,

 

Pour bien comprendre l'intérêt d'utiliser les jours juliens on va prendre un cas précis que j'aime bien, puisqu'il concerne quelqu'un qui portait le même prénom que moi : Roger Rigollet. C'était un astronome amateur qui observait à Lagny (Seine-et-Marne).

 

Le 28 juillet 1939, Roger Rigollet a découvert une comète de 8ème grandeur. Cette comète a été numérotée d’abord 1939 h (numérotation provisoire) puis 1939 VI (passage au périhélie le 9 août 1939 à 11h 08m 09,6s – TU d'après le logiciel astronomique " Guide 8 "). Les calculs de son orbite montrèrent rapidement que c'était une comète périodique avec une période de révolution de 156 ans (soit plus du double de la fameuse comète de Halley ! qui revient tous les 76 ans).

 

C'était donc un bel exploit que d'avoir découvert une comète périodique d'une si grande période de révolution.

 

Quelques années plus tard (à ce propos je remercie Nicolas Biver qui a bien voulu me révéler qu'il s'agissait de Brian Marsden en 1974) un génial calculateur du MPC (Minor Planet Center) , grâce à ses savants calculs, a créé la surprise : cette comète 1939 VI Rigollet avait déjà été observée autrefois, et pas par n'importe qui, par Caroline Herschel, la sœur de William Herschel le découvreur d'Uranus. Caroline Herschel a découvert cette comète le 21décembre 1788, elle fut baptisée d'abord 1788 II, et est passée au périhélie le 20 novembre 1788 à 15 heures 17 minutes et 16 secondes (Temps Universel).

 

Question : combien de jours séparent ces deux passages au périhélie de cette comète (qu'on dénomme désormais la comète 35P/Herschel-Rigollet) ?

 

Si vous prenez un calendrier, vous allez mettre un temps fou à cause des années bissextiles (attention à 1800 et à 1900 qui n'étaient pas bissextiles), et risquerez fort de vous tromper dans vos calculs…

 

En revanche, si vous utilisez la notion des "jours juliens" ce sera beaucoup plus rapide :

 

* passage au périhélie en 1788 : jour julien 2 374 438,13700 (27 novembre 1788 à 15h 17 m 16s - TU) ;

 

* passage au périhélie en 1939 : jour julien 2 429 484,96400 (9 août 1939 à 11h 08m 09s - TU).

 

Entre ces deux passages il s'est écoulé :

2 429 484,96400 - 2 374 438,13700 = 55 046,827 jours ; soit : 55 046,827 / 365,2425 = 150,7130934 années.

 

Si nous prenons la comète de Halley, entre son fameux passage de 1066 (la conquête de l'Angleterre par les Normands de Guillaume le Conquérant) et celui de 1986 cela sera encore plus efficace (car ça évitera le problème redoutable des dix jours supprimés lors de la réforme grégorienne de 1582) :

 

* passage au périhélie en 1066 : jour julien 2 110 493,43400 (20 mars 1066 [calendrier julien] à 22h 24 m 57s - TU) ;

 

* passage au périhélie en 1986 : jour julien 2 446 470,95890 (9 février 1986 [calendrier grégorien] à 11h 00m 49s - TU).

 

Entre ces deux passages il s'est écoulé :

2 446 470,95890 - 2 110 493,43400 = 335 977,5249 jours ; soit : 335 977,5249 / 365,2425 = 919,87521961 années.

 

L'inventeur de la notion de "jour julien" est le Français Joseph Juste Scaliger (né à Agen en 1540 et mort en 1609) qui la introduite en 1583 (donc tout juste après l'adoption du calendrier grégorien en octobre 1582). Sa "période julienne" a commencé le 1er janvier 4713 avant Jésus-Christ et durera 7 980 ans, période combinant le cycle solaire de 28 ans, le nombre d'or de 19 ans, et l'indiction romaine de 15 ans. 28 * 19 * 15 = 7 980 ans.

 

Roger 15.

[Toutiet]

Si l'écart (qui' date=' comme l'a rappelé Roger, n'est pas constant mais dépend du jour de l'année - c'est la variation de l'équation du temps) vaut 0,2 minute, sauf un coup où il vaut 0,1 minute, c'est bien entendu pour des raisons d'arrondi (le livre a arrondi au dixième de minute).

 

Imaginons le cas suivant :

* 3 juillet 2007 : 11 h 54 m 50 s ; [arrondi : 54,8 m']

* 4 juillet 2007 : 11 h 55 m 00 s ; [55,0 m]

* 5 juillet 2007 : 11 h 55 m 10 s ; [55,2 m]

* 6 juillet 2007 : 11 h 55 m 20 s ; [55,3 m]

* 7 juillet 2007 : 11 h 55 m 30 s. [55,5 m]

 

L'écart est parfaitement régulier, et pourtant si on veut l'arrondir au dixième de minute, on obtiendra exactement les valeurs indiquées par Roger (que j'ai ajoutées entre crochets).

 

OK, merci, c'est donc bien ce que je pensais.