Terre & Soleil
Les tropiques
Le tropique du Cancer et le tropique du Capricorne marquent les latitudes extrêmes où le Soleil peut se trouver au zénith à midi. Leur position découle de l'inclinaison de l'axe terrestre. Leurs noms viennent de l'astronomie antique.
Où le Soleil peut-il être au zénith ?
Déplacez le curseur au fil de l'année. Le point jaune indique la latitude où le Soleil est au zénith à midi. Il ne se déplace qu'entre les deux tropiques.
Schéma simplifié ; tailles et distances ne sont pas à l'échelle.
Qu'est-ce qu'un tropique ?
À midi, le Soleil ne peut être exactement au zénith qu'entre environ 23,44° nord et 23,44° sud. Ces deux latitudes limites sont les tropiques. Sur le tropique nord, le point subsolaire atteint sa position la plus septentrionale ; sur le tropique sud, sa position la plus méridionale.
Toute la zone comprise entre les deux s'appelle les tropiques. Le mot vient du grec τροπή (tropḗ), « tournant » ou « retour ». τροπικός (tropikós) signifie à peu près « relatif au retournement ». Il s'agit du changement de sens du mouvement apparent nord-sud du Soleil.
Le Soleil ne peut atteindre le zénith qu'à l'intérieur de cette zone : une fois par an sur un tropique, deux fois par an entre un tropique et l'équateur. À l'équateur, cela se produit autour des deux équinoxes. En dehors des tropiques, le Soleil n'atteint jamais le zénith.
La grandeur qui décrit ce phénomène est la déclinaison solaire δ. Au cours de l'année, elle varie entre environ +23,44° et −23,44°. Cette amplitude correspond à l'inclinaison de l'axe terrestre par rapport à la normale au plan de l'orbite.
Pourquoi les noms Cancer et Capricorne ?
Ces noms sont historiques. Les astronomes de l'Antiquité connaissaient les constellations situées le long de la trajectoire annuelle du Soleil. Les étoiles proches du Soleil sont invisibles en plein jour ; leur position était donc déterminée indirectement, notamment grâce aux observations au crépuscule et aux éclipses de Lune. Au solstice nord, la position du Soleil se trouvait alors dans le Cancer ; au solstice sud, dans le Capricorne. Les deux cercles de latitude en ont gardé les noms.
Le Soleil devant le zodiaque oriental
Déplacez la date et la latitude. Le sélecteur d’époque permet de comparer les constellations derrière le Soleil aujourd’hui et vers 500 av. J.-C. : la précession devient directement visible.
Comparez aujourd’hui avec environ 500 av. J.-C. : en raison de la précession, d’autres constellations se trouvaient derrière le Soleil aux solstices.
Les étoiles directement derrière le Soleil ne sont naturellement pas visibles de jour. Les constellations sont simplifiées et placées relativement au Soleil. La vue historique approxime la précession depuis 500 av. J.-C. ; les mouvements propres des étoiles et les anciennes limites des constellations ne sont pas reconstruits. En jour ou nuit polaire, il n’y a pas de lever du Soleil à cette date.
Aujourd'hui, les solstices ne se trouvent plus devant les mêmes constellations. La cause est la précession : la direction de l'axe terrestre évolue lentement. Un cycle complet dure environ 26 000 ans. Les repères saisonniers se déplacent donc par rapport au ciel étoilé, tandis que les anciens noms restent.
L'axe terrestre ne pointe pas éternellement dans exactement la même direction. Il décrit très lentement un cône. Les solstices et les équinoxes se déplacent donc par rapport aux constellations.
Comment les Grecs pouvaient-ils connaître le tropique sud ?
Ils n'avaient pas besoin de voyager jusqu'à 23,44° sud. Dans l'astronomie grecque, la Terre sphérique était déjà un modèle établi à l'époque classique. Une fois mesuré le déplacement annuel nord-sud du Soleil, l'existence du tropique sud découle de la géométrie de la sphère.
En principe, un simple gnomon suffit. La hauteur du Soleil permet de déterminer sa déclinaison. Si celle-ci atteint environ −23,44° au solstice d'hiver, le Soleil doit être au zénith ce jour-là à 23,44° de latitude sud, même si l'observateur vit loin au nord.
Pouvaient-ils voir le Capricorne ?
Oui. La constellation du Capricorne se trouve sur le zodiaque et est visible depuis la région méditerranéenne. Lorsque le Soleil se trouve devant elle, la lumière du jour masque les étoiles. Leur position par rapport au ciel étoilé peut néanmoins être déterminée. Hipparque utilisait notamment les éclipses de Lune : l'ombre de la Terre sur la Lune se trouve exactement à l'opposé du Soleil dans le ciel.