ROTATION (du latin, rotare : tourner)
En mécanique, science des mouvements ; on appelle rotation, le mouvement circulaire d'un corps autour d'un axe invariablement fixe ou supposé tel. Le mouvement de la terre autour de son axe est un mouvement de rotation. Un mouvement de rotation peut être uniforme ou varié.
Dans le cas d'un mouvement uniforme, un point quelconque du corps décrit des arcs égaux dans des temps égaux. La petite aiguille d'une montre parcourt 30 degrés par heure ; elle parcourt donc en 6 heures, 6 fois 30 degrés ou 180 degrés.
Dans le cas d'un mouvement varié, on démontre que le rayon mené d'un point considéré, au centre du cercle qu'il décrit, fait avec sa position initiale des angles variables selon une loi quelconque. L'équation de ce mouvement se déduit du principe dit de d'Alembert qui veut qu'il y ait équilibre entre les forces extérieures appliquées au corps et les forces d'inertie nées du mouvement. Laquelle condition d'équilibre, dans le cas d'un corps assujetti à tourner autour d'un axe fixe, consiste en ce que la somme des mouvements, par rapport à cet axe, des forces appliquées au corps soit identiquement nulle.
Quand un corps solide a un mouvement de rotation par rapport à un certain système de repères et que ceux-ci participent également à un autre mouvement de rotation, le mouvement absolu du solide résultera des deux rotations. La détermination d'un pareil mouvement de rotation comprend trois cas, selon que les axes de rotation sont parallèles, concourants ou situés dans des plans différents.
Il ne nous appartient pas d'exposer ici, la détermination de pareils mouvements de rotation, celle-ci ne pouvant se faire qu'en faisant appel aux formules de l'analyse mathématique, qui ne peuvent être comprises que par les personnes possédant une culture mathématique supérieure.
Les corps célestes, planètes et soleil, possèdent généralement tous un mouvement de rotation sur eux-mêmes, mouvement qui s'accomplit en des temps différents et donnant lieu à divers phénomènes que nous allons examiner en étudiant les conséquences du mouvement de rotation de notre planète.
Notre globe est à peu près rond et, de plus, il est isolé dans l'espace ; il possède donc toutes les propriétés nécessaires pour effectuer un mouvement de rotation. Si notre globe n'effectuait pas ce mouvement que présentent toutes les planètes du système solaire, il faudrait que tous les astres du ciel, depuis le plus proche de nous, la Lune, jusqu'aux étoiles perdues aux confins de la Galaxie, tournent tous ensemble et en un seul jour autour de la terre. Il serait nécessaire, pour qu'un tel mouvement se produisit, que tous les astres fussent animés de vitesses folles, dépassant tout ce que l'imagination peut concevoir, étant donné leurs distances énormes à notre globe. L'étoile alpha du Centaure, l'une des plus proches de nous, devrait couvrir, pour accomplir ce mouvement, une circonférence de 64 trillions de lieues, à la vitesse de 740 millions de lieues par seconde (d'après Flammarion). A ces considérations militant en faveur de la rotation de notre globe, s'en ajoutent d'autres tirées de la Mécanique, que nous ne pouvons exposer ici, étant donné leurs caractères transcendants. Nous dirons simplement que la preuve de la rotation de la terre, pressentie par Galilée, a été réalisée en 1851 par Léon Foucault et renouvelée, au Panthéon, en 1902 (expérience du pendule). Le baron Eötvös, professeur à l'université de Budapest, a fait, en 1917, une nouvelle et remarquable expérience, basée sur un principe différent de celui de Foucault, pour démontrer la rotation de notre terre.
Ce pourrait être un sujet d'étonnement qu'il ait fallu attendre jusqu'au XIXème siècle pour avoir une preuve positive de la rotation de notre globe, si nous ne connaissions le pouvoir émasculateur des dogmes religieux. Les anciens se figuraient malaisément la forme de notre terre ; mille et une considérations philosophiques et surtout religieuses, faisaient de celle-ci le centre de l'univers. Notre globe, les religions l'enseignaient, était l'objet principal de la sollicitude des ou de Dieu. De plus, les livres pieux donnaient l'explication des mouvements célestes. Aussi, pendant de nombreux siècles, se soutint la théorie de la terre, centre du monde. Durant les époques de civilisation gréco-romaine, de la civilisation arabe, jusqu'à la fin du moyen-âge, la théorie en vogue voulait que notre terre fût au centre de l'univers, le restant du monde lui étant concentrique et limité par une enveloppe sphérique qui porte les étoiles déclarées fixes et immuables. De l'autre côté de cette sphère, se trouve le domaine du principe moteur de l'univers. De là aussi, parvient l'impulsion de la révolution quotidienne de la sphère étoilée ainsi que de tous les systèmes d'enveloppes sphériques qui y sont contenues. Considérées comme concentriques à la sphère terrestre et portant dans leurs ordres les sept planètes, y compris le soleil et la lune, depuis le plus éloigné Saturne (les anciens ne connaissaient ni Uranus ni Neptune) jusqu'à celui qui est le plus proche de la terre, la Lune ; chacun de ces systèmes d'enveloppes sphériques transparentes mais solidement emboîtées, accomplissait, en dehors d'une révolution quotidienne autour de la terre, encore d'autres mouvements de rotation. Il a fallu attendre, malgré les travaux d'esprits indépendants, tels Aristarque de Samos, Héraclide de Pontus, jusqu'à Copernic et Galilée pour en arriver à une plus saine représentation du système du monde. Encore ce dernier a-t-il payé sa découverte, contraire à l'enseignement des saintes écritures, d'une abjuration en règle faite en l'église de la Minerve, à Rome, le 22 juin 1633. En réalité, c'est la Terre qui tourne sur elle-même et non le ciel autour de la terre. Ce mouvement de rotation s'effectue à gauche, dans le sens contraire des aiguilles d'une montre, en 23 heures, 56 minutes, 41 secondes 091.
Conséquences du mouvement de rotation de la Terre. - Tout corps en mouvement de rotation est sollicité, du fait même de cette rotation, de s'éloigner de l'axe autour duquel il tourne, par une force à laquelle ce mouvement tournant donne naissance. C'est la force centrifuge qui diminue le poids réel des corps. A l'équateur, elle est la 289ème partie de la force centripète (pesanteur). En conséquence, un corps pesant 289 grammes aux pôles, ne pèse plus que 288 grammes à l'équateur. Si la vitesse de rotation de notre planète était seulement 17 fois plus rapide, les corps ne pèseraient plus rien à l'équateur ; état de choses qui amènerait de sérieuses perturbations dans notre mode d'existence. La rotation de la terre a une autre conséquence importante pour la vie générale du globe et pour les mouvements des fluides (air et eau) qui se déplacent à sa surface. On démontre, en Mécanique (théorème de Coriolis) que tout corps en mouvement à la surface d'une sphère tournante doit être dévié de sa trajectoire du fait même de la rotation. Cette déviation se fait vers la droite dans l'hémisphère nord, vers la gauche dans l'hémisphère sud. Par conséquent, les masses d'air qui constituent les courants aériens et les vents généraux, les masses d'eau qui forment les courants marins sont déviées de leur trajectoire du seul fait de la rotation du globe. Cette cause de déviation qui s'exerce d'une façon permanente nous donne les vents alizés et les moussons, vents sur lesquels le navigateur peut toujours compter étant donné leur persistance et leur régularité. Ces mêmes vents agissant sur les masses d'eau de l'océan, leur impriment des mouvements de translation généraux connus sous le nom de courants marins ; courants qui, par leur apport de chaleur ou de froid, jouent un rôle capital sur la température des pays qu'ils baignent.
Le jour et la nuit. Rotation et mesure du temps. Aspects successifs du ciel. - Une conséquence immédiate de la rotation de la terre est la succession des jours et des nuits. La terre étant sphérique n'est, ainsi que toute sphère éclairée par une source lumineuse, qu'à moitié éclairée par le Soleil. Chaque point de sa surface passe donc alternativement dans la moitié éclairée et c'est le jour, et dans la moitié obscure et c'est la nuit.
Une autre conséquence importante est l'inégalité des heures aux différents points du globe. Le soleil paraît se lever à l'est, monte progressivement dans le ciel, atteint son point culminant à midi, et passe au méridien, puis redescend graduellement pour se coucher à l'ouest. Entre deux passages consécutifs du soleil au méridien, il s’écoule 24 heures. Cet intervalle est le jour solaire ou civil. De même, une étoile se lève à l'est passe au méridien (voir ce mot) et se couche à l'ouest. Entre deux levers consécutifs d'une même étoile, il s'écoule toujours le même nombre de secondes (86.164). Elle passe toujours au méridien à la même heure et le temps qu'une étoile met pour revenir au même méridien donne la mesure précise et constante du mouvement tournant de notre planète. Cet intervalle de temps a été appelé « jour sidéral ». Le soleil n'a pas celte constance, cette régularité. Tantôt il est en retard, tantôt il est en avance. Supposons qu'à midi, un point quelconque situé au méridien soit juste en face du soleil ; quand la terre aura accompli une rotation, le méridien se retrouvera comme il était la veille, mais le point considéré n'y sera plus. Pour qu'il revienne devant le soleil, il faut que la terre tourne sur elle-même pendant 3 minutes, 56 secondes. Et cela tous les jours de l'année. Le jour solaire qui, divisé en 24 heures, règle toute notre activité est donc plus long que le jour sidéral. Il y a, par an, 365 jours solaires 1/4, tandis qu'il y a exactement 366 rotations 1/4, soit une de plus. Cette durée du jour solaire est elle-même légèrement variable, le mouvement de translation de notre terre sur son orbite elliptique, qui lui donne naissance, n'étant pas lui-même uniforme. Cette différence entre le jour sidéral et le jour solaire détermine les aspects successifs du ciel qu'il nous est donné de contempler. Le jour sidéral étant plus court d'environ 4 minutes que le jour solaire, les étoiles, dans leur mouvement diurne, avancent donc sur le soleil. Au bout d'un mois, cette avance est de 2 heures et, après un an, de 24 heures. Les constellations que nous apercevons l'hiver sont, par suite de cette avance, voilées par le jour en été, et celles invisibles l'hiver, pour la même raison, illuminent nos nuits d'été.
Les heures. - Ceci posé, divisons la circonférence du globe à l'équateur en parties de 15 degrés chacune et considérons les méridiens passant par ces divisions qui partagent la terre en 24 tranches ou fuseaux. Quand, par exemple, en vertu de la rotation de la terre, le méridien de Paris passera devant le soleil, il sera midi à Paris. Une heure après, ce sera le tour du méridien suivant, il sera midi pour lui, tandis qu'il sera 13 heures à Paris. Les points diamétralement opposés auront alors minuit et 1 heure du matin. Jadis, chaque cité réglait les conditions de sa vie civile sur son heure locale, celle variant d'une ville à l'autre, c'est-à-dire avec le méridien. Les moyens d'interpénétration s'étant développés, il en résulta bientôt de sérieux inconvénients. Il fut décidé que chaque nation aurait une seule heure sur son territoire, celle du méridien passant par sa capitale.
Nonobstant cette amélioration, des différences d'heures persistaient quand on passait les frontières. On décida donc, en 1911, de partager la terre en 24 fuseaux horaires, contenant chacun 15 degrés de longitude, en convenant que l'heure serait la même à l’intérieur de chaque fuseau. L'avantage de cette modification est que lorsqu'on passe d'un fuseau à l'autre, le nombre des heures change exactement d'une heure et que le chiffre des minutes et des secondes ne varie pas.
Rotation des planètes. - La terre, nous l'avons dit, n'est pas la seule sphère qui gravite autour du soleil. D'autres sœurs de notre globe font cortège au soleil et, comme la terre, possèdent un mouvement de rotation. La Lune tourne sur elle- même dans le même temps qu'elle accomplit sa révolution : elle ne nous présente donc que toujours la même face. La rotation du soleil s'effectue en 25 jours, 4 heures, 29 minutes, mais elle n'est pas uniforme, les diverses zones du globe solaire, de part et d'autre de l'équateur ont des vitesses de rotation différentes, qui se ralentissent progressivement à mesure qu'il s'agit de latitudes de plus en plus rapprochées des pôles, et cela au point qu'à la latitude de 40° (N et S) la rotation est plus longue de 2 jours qu'à l'équateur. La rotation des planètes Mercure et Vénus, les plus proches du soleil, semble être de même durée que leurs translations autour du soleil ; elles présenteraient donc, comme la lune, le même hémisphère au soleil, mais cette dernière hypothèse n'est pas prouvée. La durée de leur rotation reste inconnue. Mars effectue sa rotation en 24 heures, 37 minutes, 23 secondes 65. Jupiter, la plus grosse planète du système tourne sur lui même en 9 heures, 57 minutes, 37 secondes. Saturne, la merveille du monde solaire, l'accomplit en 10 heures, 15 minutes. La durée exacte de la rotation des planètes Uranus et Neptune n'est pas déterminée, elle semble être de 10 heures, 40 minutes pour la première et de 8 heures pour la seconde. Toutes deux, cependant, effectuent leur rotation en sens rétrograde, c’est-à-dire centre de celle du soleil et des autres planètes. On n'a évidemment, aucune donnée exacte sur la durée de la rotation de la planète transneptunienne, découverte récemment.
- C. ALEXANDRE