Géométrie

Grands cercles

Sur Terre, le plus court chemin entre deux lieux suit un grand cercle. Sur une carte du monde plane, ce trajet apparaît généralement courbé.

Trajet interactif par grand cercle sur une carte du monde

Déplacez librement les points A et B sur la carte.

Distance par grand cercle6 488 km
Carte du monde montrant un trajet de grand cercle librement choisiAB
Grand cercle
A48,1° N, 11,6° EB40,7° N, 74,0° OAngle au centre σ = 58,3°

Pour cette explication, la Terre est traitée comme une sphère de rayon moyen de 6 371 km.

Qu'est-ce qu'un grand cercle ?

Un grand cercle est le plus grand cercle que l'on puisse tracer sur une sphère. Son plan passe par le centre de la sphère. L'équateur est un grand cercle ; un méridien avec son antiméridien en forme un autre.

Sauf pour deux points exactement opposés, deux lieux à la surface de la Terre appartiennent à un seul arc de grand cercle le plus court. Sur une Terre idéale et sphérique, c'est le plus court trajet à la surface.

Centre de la TerreABσGrand cercleson plan passe parle centre de la Terre
Grand cercle passant par deux points sur une Terre sphérique

Des coordonnées à la distance

Pour deux lieux, il faut leurs latitudes φ₁ et φ₂, ainsi que l'écart de longitude Δλ. Le nord et l'est sont positifs, le sud et l'ouest négatifs. Ainsi, 10° E et 20° O donnent Δλ = 30°.

cos σ = sin φ₁ · sin φ₂ + cos φ₁ · cos φ₂ · cos(Δλ)

Par exemple, avec φ₁ = 50° N, φ₂ = 20° N et Δλ = 30° :

cos σ = sin 50° · sin 20° + cos 50° · cos 20° · cos 30° ≈ 0,7851

On obtient ensuite l'angle au centre avec l'arccosinus :

σ = arccos(0,7851) ≈ 38,27° = 0,6679 rad

Ce n'est qu'ensuite que l'on calcule la distance à la surface :

d = R · σ = 6371 km · 0,6679 ≈ 4255 km

Pour ce dernier calcul, σ doit être exprimé en radians. La carte interactive ci-dessus utilise le même modèle sphérique.