Période de rotation

La période de rotation désigne soit la durée mise par un astre ( étoile, planète, astéroïde) pour faire un tour sur lui-même (environ 23 h 56 min et 4,3 secondes pour la Terre par exemple), soit la durée au bout de laquelle une planète retrouve la même orientation par rapport à son étoile (24 h 00 min en moyenne pour la Terre par exemple).

Le terme ne doit pas être confondu avec la période de révolution d'un astre, autre notion astronomique qui désigne le mouvement orbital d'un corps par rapport à un autre.

Périodes de rotation sidérale et synodique

Évolution d'une planète sur son orbite au temps initial, après une rotation sidérale et après une rotation synodique.

Dans le cas d'un astre orbitant autour d'une étoile, on distingue deux rotations :

  • la rotation sidérale, temps au bout duquel la planète retrouve la même orientation par rapport aux étoiles environnantes ;
  • la rotation synodique, temps au bout duquel la planète retrouve la même orientation par rapport à l'étoile. Elle correspond à la durée du jour.

Les planètes tournant en général dans le même sens sur elles-mêmes qu'autour de leur étoile, leur période de rotation synodique est plus longue que la période de rotation sidérale. Par exemple, la période de rotation sidérale de la Terre est de 23 h 56 min 4 s et sa période synodique est en moyenne de 24 h (soit environ 4 min plus longue) : en un an, la Terre a pivoté 365,2422 fois dans le référentiel synodique et 365,2422 + 1 fois dans le référentiel sidéral ; un jour sidéral vaut ainsi 365,2422/366,2422 jour solaire. Plus exactement, comme la référence n'est pas l'année, mais le temps atomique international, le jour contient par définition 86 400 s, et le jour solaire moyen vaut environ un jour ; la valeur de la période de pivotement de la Terre est nominalement [1]:

T = 86164 s + 98 ms + 903 ns + 697 ps.

Cette période varie d'environ 1 ms sur un an, 5 ms sur 70 ans et augmente régulièrement en moyenne de 1 à 2 ms par siècle, « à cause » de l'éloignement de 3,84 m par siècle de la Lune. (cf rotation synchrone).

Dans le système solaire, Vénus constitue une exception : planète rétrograde — sa rotation s'effectue dans le sens inverse de sa révolution — a une période de rotation synodique (117 jours) plus courte que sa période de rotation sidérale (243 jours).

Dans le système solaire, la « période sidérale » (d'un astre) désigne couramment la période de révolution sidérale, c'est-à-dire le retour à la même position sur l'orbite solaire relativement aux étoiles, notion qu'il ne faut pas confondre avec la période de rotation sidérale définie ci-dessus.
Le retour à la même position (d'un astre) relativement au Soleil et à la Terre, c'est la période synodique, ou révolution synodique.

Quelques périodes de rotation sidérale

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