Équinoxe

Unéquinoxeest un instant de l'annéeoù leSoleiltraverse le planéquatorialterrestre, changeant ainsi d'hémisphèrecéleste. Cette définition astronomique précise la conception préscientifique selon laquelle l'équinoxe est le moment où la durée dujourest égale à celle de lanuitplus celles de l'aubeet ducrépusculepour les planètes dotées d'uneatmosphère. Étymologiquement, le termeéquinoxeprovient dulatinaequinoctium, deaequus(égal) etnox, noctis(nuit).
On appelleéquinoxe deprintemps(ouvernal) l'équinoxe de marsdans l'hémisphère nordet l'équinoxe de septembredans l'hémisphère sud. On appelleéquinoxe d'automnecelui de septembre dans l'hémisphère nord et de mars dans l'hémisphère sud.
L'observation systématique des levers du Soleil a démontré que sur l'horizon leur position change au cours de l'année, tout en restant entre deux extrêmes. Comme ces extrêmes coïncident avec les solstices, c'est-à-dire avec la durée maximale et minimale du jour (ou de la nuit), on a pu conclure que si le Soleil se lève exactement au milieu entre les deux, la durée du jour serait égale à celle de la nuit. Si l'on mesure ces intervalles avec une précision suffisante, on constate que cette conclusion n'est vraie que de façon approximative. La définition astronomique fixe ce moment précisément et de façon théorique, tout en le privant de réalité tangible.
Ce jour-là, il existe un point sur l'équateur terrestreoù le Soleilculmineauzénith.
Laligne d'équinoxeouligne équinoxialeest ladroited'intersectionduplande l'écliptique— qui est celui de l'orbitede laTerre— avec le plan de l'équateur céleste— qui est celui de l'équateur terrestre. Elle estperpendiculaireà la ligne des solstices ou ligne solsticiale.
Un équinoxe oupoint équinoxialest un des deuxpointsd'intersection de la ligne des équinoxes avec lasphère céleste.
Une année connaît deux équinoxes ou points équinoxiaux :le premier, entre le 19 et le21 mars;le second, entre le 21 et le24 septembre(voirplus bas).
La période s'écoulant d'un équinoxe de printemps à l'autre ne vaut pas strictement uneannée tropique(qui est, par définition, la durée nécessaire pour que λ, la longitude écliptique du Soleil, s'accroisse exactement de 360°, actuellement environ 365,242 2 jours ou 365 jours, 5 heures, 48 minutes et 46 secondes (précisément 365,242 190 516 6, en l'an 2000, une valeur qui diminue lentement, actuellement de 0,53 seconde par siècle). Cette année équinoxiale de printemps, ouannée vernale(365,242 364 60 jours, soit 365 jours, 5 heures, 49 minutes et 1,2 seconde) est actuellement plus longue (de quelque 15 secondes) que l'année tropique et va actuellement légèrement croissant avec le temps qui passe (0,9 seconde par siècle), et est plus courte de quelque 11 secondes que l'année grégorienne(364,242 5 jours, soit 365 jours, 5 heures, 49 minutes et 12 secondes). Elles vont coïncider vers l'an 3600, puis l'année vernale va dépasser l'année grégorienne, puis diminuer et à nouveau coïncider avec elle vers 5700 avant de continuer à diminuer.
Par extension,équinoxespeut également désigner lesjoursde l'année pendant lesquels se produisent ces passages auzénith. Les dates des équinoxes sont liées par convention à celles du début duprintempset de l'automne.
Le nom masculinéquinoxeest unempruntaulatin classiqueaequinoctium, composé deaequus(« égal ») et denox,noctis(« nuit »).
L'axe de rotationde la Terre estinclinéd'environ23°par rapport au plan de son orbite (23,436 17°au1janvier 2024). En conséquence, pendant environ une moitié de l'année, sonhémisphère nordest orienté vers le Soleil, tandis que l'orientation est au profit de sonhémisphère sudpendant l'autre moitié. Lors d'un équinoxe, les deux hémisphères sont orientés également par rapport au Soleil et celui-ci est situé directement au zénith de l'équateur. Les pôlesNordetSudsont également situés à cet instant sur leterminateuret le jour et la nuit divisent exactement les deux hémisphères.
Réciproquement, du point de vuegéocentrique, un équinoxe se produit lorsque leSoleilatteint l'une des deux intersections entre l'écliptique et l'équateur céleste: sadéclinaisonest alors nulle.
Le Soleil n'étant pas un simple point lumineux vu de la Terre, sa traversée de l'équateur prend environ 33 heures.
La date de l'équinoxe peut se déterminer en observant le lever du Soleil, par rapport au point situé plein Est (ou plein Ouest pour le coucher) : l'équinoxe de printemps a lieu le jour où le Soleil cesse de se lever au sud de ce point, pour se lever au nord (mutatis mutandispour le coucher du Soleil ou pour l'équinoxe d'automne). L'instant exact peut s'apprécier à partir de l'azimut solaire à ces deux levers consécutifs, en interpolant le moment où le Soleil passe à l'azimut 90° (ou 270° pour le coucher).
On dit souvent que « à l'équinoxe, le Soleil se lève à l'Est et se couche à l'Ouest », mais ce n'est qu'approximativement exact : cette règle néglige les déplacements du Soleil pendant cette journée. Le Soleil ne peut se leverexactementà l'Est que s'il se lève à l'instant précis de l'équinoxe, ce qui est le cas sur tout un méridien ; mais le temps que le Soleil se couche douze heures plus tard, sa déclinaison aura légèrement varié (d'un cinquième de degré), et il ne se couchera plusexactementà l'Ouest. La différence n'est cependant pas très sensible pour l'observation courante (un tiers de degré en azimut, pour les latitudes de l'ordre de 45°).
L'observation du Soleil au lever n'est pas très précise sur le plan astronomique, parce que c'est là que la réfraction atmosphérique est la plus forte, entraînant une incertitude sur l'heure du lever astronomique et donc sur son azimut. Un observatoire astronomique utilisera plutôt unelunette méridienne, pour déterminer (par interpolation entre deuxmidis solairesconsécutifs) le moment où le Soleil passe sur l'équateur céleste, et a par conséquent unedistance zénithaleégale à lalatitudedu lieu d'observation.
Le jour d'un équinoxe, le centre du Soleil passe à peu près le même temps au-dessus et en dessous de l'horizonpour tous les points de la surface de la Terre : 12 heures. Cependant, le Soleil n'étant pas perçu sur Terre comme un point lumineux mais comme une sphère, lejoury est plus long que lanuitcar lelimbesupérieur du Soleil peut être aperçu alors que son centre est toujours situé en dessous de l'horizon. De plus, l'atmosphère terrestreréfractela lumière solaire : même si son limbe est situé juste sous l'horizon, ses rayons peuvent quand même atteindre la surface terrestre. En pratique, le rayon apparent du Soleil est d'environ 16minutes d'arcet la réfraction atmosphérique de 34 minutes d'arc. La combinaison des deux implique que le limbe supérieur du Soleil peut être aperçu alors que son centre est situé à 50 minutes d'arc sous l'horizon réel. En conséquence, le jour est plus long de 13 minutes et 02 secondes que la nuit à l'équateur lors d'un équinoxe. Cette différence de durée augmente quand on se déplace vers les pôles : àLondres, elle est déjà de 21 minutes et 36 secondes, àNarvik(Norvège), elle atteint 44 minutes et 08 secondes et à 100kmdes pôles, le Soleil reste en partie visible toute la journée.
Certains points de la surface terrestre suffisamment éloignés de l'équateur peuvent connaître une journée où la durée du jour et de la nuit sont quasiment identiques. Sa date exacte dépend de la latitude et de la longitude, mais les jours précédant l'équinoxe de printemps (ou suivant l'équinoxe d'automne) connaissent un jour supérieur à 12 heures. Prendre en compte lecrépusculediminue encore la durée de la nuit.
Lors des équinoxes, la variation journalière de la durée du jour et de la nuit est la plus grande. Aux pôles, l'équinoxe marque la transition entre six mois de jour et six mois de nuit. Située auSvalbardloin au-delà ducercle Arctique, la villenorvégiennedeLongyearbyenconnaît 15 minutes de jour de plus tous les jours aux alentours de l'équinoxe de printemps. ÀSingapour(environ1°17' N), cette variation n'est que de quelques secondes.
Lors des équinoxes, le Soleil selèvepresque exactement à l'estet se couche presque exactement à l'ouest. Dupôle Nordaupôle Sud, tous les points de laTerresitués sur un mêmeméridien, reçoivent alors simultanément la lumière du Soleil durant la journée.
Dans l'hémisphère nord, le Soleilculmineau sud à un angle à peu près égal à 90° moins lalatitudedu point d'observation ; dans l'hémisphère sud, il culmine au nord de la même manière ; à l'équateur, il culmine auzénith.
Les diagrammes suivants décrivent de façon schématique la trajectoire apparente du soleil lors d'une journée d'équinoxe pour différentes latitudes.
Dans lecalendrier grégorien, les dates d'équinoxes varient suivant les années (le tableau à droite les résume pour les années proches). Les faits suivants sont à prendre en compte :
L'équinoxe de mars se produit donc, enheure UTC, les19,20ou21 mars:
L'équinoxe de septembre peut avoir lieu, enheure UTC, les21,22,23ou24 septembre:
L'équinoxe, particulièrement celui de printemps, est une date de référence pour de nombreuxcalendriers:
Lepoint vernal— position apparente du Soleil sur lasphère célestelors de l'équinoxe de mars — est utilisé comme origine dans certainssystèmes de coordonnées célestes:
À cause de laprécession des équinoxes, la position du point vernal varie au fil du temps. Ces systèmes de coordonnées changent donc en conséquence. Ainsi, lorsqu'on donne les coordonnées célestes d'un objet dans l'un de ces systèmes, il est nécessaire de spécifier le point vernal (et l'équateur céleste) qui a servi à la mesure.
Dans ces systèmes, l'équinoxe automnal est situé à la longitude écliptique 180° et à l'ascension droite 12h.
Pour un observateur donné, sonjour sidéraldébute à laculminationdu point vernal. L'angle horairedu point vernal est, par définition, letemps sidéralde l'observateur.