Excentricité de l'orbite terrestre et autres variables

[lmeunier]

Bonjour à tous,

 

L'article de Roger sur le solstice d'été, merci à lui, m'a amener à explorer un peu plus la question de la position de la terre par rapport au soleil.

Je m'interrogeais notamment sur les changements de la distance terre soleil à travers les âges, question qui par ailleurs semble être aussi éléments clé des études sur le changement climatique, entre autres choses (Il faut aussi tenir compte de l'inclinaison de l'axe de la terre, et de la précession terrestre).

Je découvre d'ailleurs qu'il y seulement peu de temps (1976) que les scientifiques intègrent désormais ces paramètres astronomiques dans leurs étude des variations du climat sur des périodes très lointaines. Il est ici question de ce que l'on appelle maintenant les cycles de Milanković.

 

Mais mon interrogation porte plus particulièrement sur le paramètre de l'excentricité de l'orbite terrestre.

Je peux lire dans différents articles que cette excentricité varie entre une valeur de 0,02 et 0,06 (en gros), elle est actuellement au plus bas.

Ce paramètre évolue apparemment selon des cycles de 400.000 et 100.000 ans.

Autre part (en fait sur wikipedia), je lis que la distance terre soleil, du fait de la variation de la dite excentricité, peut aller de 129 000 000 et 187 100 000 km !

Je dois dire que nul part ailleurs je n'ai trouvé de telles valeurs, qui me semblent quand même élevées. Surtout que l'on parle de variation d'insolation de l'ordre de 20 à 30% en fonction de cette distance. Mais peut-être s'agit-il là de valeurs reconnues.

Piqué par la curiosité j'ai cherché ailleurs d'autres exemples, mais sans succès, je retrouve toujours mentionnée la plage de valeur de l'excentricité, mais nul part la distance qui pourrait en découler (et je suis une bille en maths), sans compter que l'ellipse tracée par l'orbite terrestre n'est pas non plus centrée sur la position du soleil, ce qui peut modifier d'autant la distance.

 

Pourriez-vous me dire ce qu'il en est ? et que vous dit votre expérience sur ce sujet ?

Cette distance a-t-elle pu connaître des variations considérables il y a des millions d'années ?

Bon, peut-être sans remonter jusqu'à la formation de la terre dans la nébuleuse originelle !

 

Merci d'avance

[Ygogo]

(...) je retrouve toujours mentionnée la plage de valeur de l'excentricité, mais nul part la distance qui pourrait en découler (et je suis une bille en maths), sans compter que l'ellipse tracée par l'orbite terrestre n'est pas non plus centrée sur la position du soleil, ce qui peut modifier d'autant la distance.

(...)

 

Bonsoir

 

Beaucoup de questions dans ce message ! Pour bon nombre d'entre elles, je ne saurais trop recommander la lecture de :

"Histoire solaire et climatique" par E. Nesmes-Ribes et G. Thuillier, Editions Belin, 2000 (voir http://www.editions-belin.com/ewb_pages/f/fiche-article-histoire-solaire-et-climatique-3681.php)

(pas ou peu de calculs, des explications très accessibles)

 

Pour la question des distances, une simple calculette suffit si l'on connait l'excentricité e et le demi grand axe a. On a :

distance au périhélie D mini = a ( 1 - e )

distance à l'aphélie D maxi= a ( 1 + e )

 

Ce calcul tient compte du fait que le Soleil est à un foyer de l'orbite, et non au centre. Par contre, il ne suffit pas à calculer l'énergie reçue par une surface du sol. Celle-ci dépend non seulement de la distance (loi en 1/D²) mais aussi de la durée du trajet "près" ou "loin" du soleil. Et plus l'excentricité est grande, plus la planète passe de temps "loin"... Là, il va falloir des maths !

 

Bonnes recherches

[sunfish22]

Bonjour,

 

'Histoire solaire et climatique' est un excellent bouquin. Cela dit, il parle surtout de l'effet des différents cycles solaires sur le climat et aborde assez peu de l'impact de la variation des parametres orbitaux de la Terre.

 

Un site qui montre l'impact des variations de l'excentricité sur l'insolation (Thierry Lhuillier) : http://acces.inrp.fr/acces/terre/paleo/variations/paleoclimats/syntheses/variations-du-climats/astro/milanko2.htm

 

L'influence des parametres astronomiques sur le climat terrestre : http://acces.inrp.fr/acces/terre/paleo/variations/paleoclimats/syntheses/variations-du-climats/astro/milanko1.htm

 

Je citerais aussi les ouvrages :

 

- Paleoclimats de JF Deconinck chez Vuibert : Reconstitution des climats sur des temps geologiques. Beaucoup de géologie. On y parle aussi des périodicités climatiques liées aux parametres orbitaux de la Terre.

 

- Le chaos dans le systeme solaire de Ivars peterson chez Belin : Cet ouvrage parle entre autre des travaux de Jacques Laskar (IMCCE) qui montrent l'instabilité des orbites planétaires à partir de simulations sur des periodes de plusieurs milliards d'années. L'orbite de Mars est instable, très perturbée par Jupiter. La Terre, l'est beaucoup moins. L'orbite de Pluton est la plus instable du systeme solaire.

 

Jean

[Ygogo]

Bonjour

 

Sunfish, merci pour ces liens et ces références.

 

A plus !

[lmeunier]

Ces références sont certes très instructives. J'avais déjà trouvé de nombreuses informations à ce sujet. Néanmoins cela ne me dit pas (la réponse se trouve peut-être dans l'un de ces livres) là maintenant, ce qu'il en est de ces 2 distances :

- plus grande proximité : 129 000 000 km

- plus grand éloignement : 187 100 000 km

 

Avez-vous déjà vu ces valeurs (ou approximativement) dans la littérature astronomique ? est-ce juste complètement théorique, ou bien y-a-t-il des mesures qui corroborent de telles valeurs, et à quelle époque, quel âge de la terre ?

Je sais que les modèles ne s'accordent pas tous, quand à la formation du système solaire, mais j'étais curieux de voir jusqu'où on est allés par extrapolation, tout en restant dans le domaine du très probable, ou en tout cas crédible, concernant ces distances.

Car, je suis vraiment surpris par une telle différence, entre les valeurs de périhélie et aphélie admises aujourd'hui, et celles sus-mentionnées (et ce n'est pas sale !).

[rt42]

Ces références sont certes très instructives. J'avais déjà trouvé de nombreuses informations à ce sujet. Néanmoins cela ne me dit pas (la réponse se trouve peut-être dans l'un de ces livres) là maintenant, ce qu'il en est de ces 2 distances :

- plus grande proximité : 129 000 000 km

- plus grand éloignement : 187 100 000 km

 

Avez-vous déjà vu ces valeurs (ou approximativement) dans la littérature astronomique ? est-ce juste complètement théorique, ou bien y-a-t-il des mesures qui corroborent de telles valeurs, et à quelle époque, quel âge de la terre ?

Je sais que les modèles ne s'accordent pas tous, quand à la formation du système solaire, mais j'étais curieux de voir jusqu'où on est allés par extrapolation, tout en restant dans le domaine du très probable, ou en tout cas crédible, concernant ces distances.

Car, je suis vraiment surpris par une telle différence, entre les valeurs de périhélie et aphélie admises aujourd'hui, et celles sus-mentionnées (et ce n'est pas sale !).

 

On sait depuis les travaux de Laskar (1994) que le système solaire interne est marginalement stable. L'excentricité oscille de façon compliquée sur des échelles de quelques centaines de milliers d'années, mais sa valeur ne dépasse jamais 0,06 sur plusieurs milliards d'années (même chose pour Vénus, sauf que c'est 0,08). Cet ordre de grandeur des valeurs extrêmes est systématiquement atteint en 10 millions d'années. Que l'excentricité varie jusqu'à 0,06 comme vous dites en 400000 ans est cohérent avec les travaux de Laskar. Par contre, si le demi grand axe est constant, la distance Terre-Soleil devrait osciller au plus entre 141 millions et 159 millions de km. Pour expliquer vos valeurs plus importantes, il faudrait que le demi-grand axe terrestre varie lui aussi beaucoup. Il me semble que cela n'est pas réaliste car une variation d'excentricité correspond à un échange de moment angulaire entre les planètes (ce qui n'est pas trop difficile), alors que la variation du demi-grand axe correspond à des échanges d'énergie (ce qui est plus compliqué). Donc je ne comprend pas. Dans les travaux de Laskar, il est explicitement dit que ce qui peut provoquer une collision planétaire ou l'expulsion de l'une d'elle, c'est une variation d'excentricité suffisamment importante pour que l'orbite de l'une à l'aphélie croise l'orbite de sa voisine au périhélie. Donc implicitement, c'est l'excentricité qui varie plus que le demi grand-axe. Ici, pour passer de 159 millions à 187 millions que vous citez, il faudrait une variation du demi grand axe de 18%. Cela me paraît énorme.

 

Cordialement,

[gglagreg]

comme a rappelé Ygogo

 

périhélie r = p /(1-e)

 

aphélie r= p/(1+e)

 

et on retrouve les deux valeurs de 141 et 159 M de km annoncés par rt42 , en prenant un paramètre p moyen de 150 M de km ...et 0,06 comme excentricité .

 

la forme du potentiel effectif radial dépend en effet de la valeur du moment cinétique initial et ensuite la valeur de l'energie mécanique initiale permet de borner le mouvement radial .

 

bon ce sont les prévisions du modèle le plus simple ( j'aurai presque envie de dire un modèle "statique" ) d'un Pb à deux corps dont l'astre attracteur ( soleil ) est fixe ( cours de sup )

 

dès que l'on veut faire intervenir les autres planètes ....ça se complique ...

 

donc OK avec Rt 42 ...

 

 

[Estonius]

Wikipédia est un puits d'erreurs (quand ce n'est pas un puits de conneries)

Si tu veux vraiment mener une enquête, tu vas dans l'historique des modifications de la page et tu repères le gus qui a validé ces chiffres, puis tu le questionnes par mail

Bon courage

[rt42]

...

[Estonius]

...

[rt42]

Autre question ?

 

Cordialement ?

 

C'était juste une intuition... OK pour le HS.

[lmeunier]

Merci pour vos réponses, qui sont de plus, fort bien étayées et expliquées. Me voilà donc fixé. C'est de plus une bonne illustration des erreurs que l'on rencontre en effet sur Wikipedia (que j'utilise peu de toutes façons).

mais je ne pense pas que je vais "enquêter" , comme tu le dis Estonius

 

Bonne journée !