Précession - rotation - nutation

La Terre tourne sur elle-même, autour de l’axe polaire, mais la direction de son axe n’est pas tout à fait fixe (en réalité elle est animé d'une bonne douzaine de mouvements distincts. Mon propos ici est de n'évoquer que les trois principaux). Le terre tourne un peu comme une  toupie; son axe polaire décrit un cercle (figure ci-contre). Ce phénomène se nomme la précession (P). Il est le fait de l'attraction combinée du Soleil et de la Lune sur le bourrelet équatorial qui fait accomplir à l'axe de la Terre une très lente rotation dans le sens contraire des aiguilles d'une montre et dont la période est de 25.760 ans. Cette précession explique pourquoi l’étoile polaire n’a pas toujours été proche du pôle céleste (Pôle Nord) et que d’autres étoiles prendront sa place dans le futur. On sait aujourd’hui que l'axe polaire atteindra une direction au plus proche de celle de l’étoile polaire le 24 mars 2100, ensuite il s'en éloignera de nouveau pendant plusieurs millénaires, jusqu'à en devenir distant d'environ 45°.

La précession est variable dans le temps, alternativement croissante et décroissante sur une période de 41 000 ans. La précession vaut actuellement 50,291’’ par an, avec un accroissement séculaire de 0,022’’. En 2000 la précession était de 50,288’’ par an.
Sur le cycle complet elle est en moyenne de 50,31’’/an, le cycle étant estimé aujourd’hui au plus juste à 25760 an, et cette période ne peut pas être donnée comme absolument exacte puisque toutes les causes de la variation de précession ne sont pas encore totalement connues et que d’autre part des phénomènes imprévisibles comme des concomitances d’oppositions de positions planétaires peuvent venir perturber plus ou moins cette valeur en fonction de la situation de la Terre sur son orbite elliptique à ces moments. Les calculs sur des positions planétaires sur des périodes de plusieurs dizaines de milliers d’années restent aléatoires.

La précession subit elle-même un nutation ondulatoire (figure ci-dessous) d'une valeur variant de 9 à 17 secondes d'arc de part et d'autre de sa trajectoire Elle est composée d’une nutation en obliquité et d’une nutation en longitude, toutes deux variables, positives ou négatives par rapport à leur valeur moyenne. Cette nutation met 18 ans et 8 mois pour revenir à son point de départ.
Trois principaux mouvements terrestres:
R = Rotation
P = Précession
N = Nutation
Des études ont montré que la vitesse de rotation de la Terre n’est pas constante. Elle subit en effet un très faible ralentissement séculaire dont les effets s’accumulent de jour en jour. On a ainsi pu mesurer une avance générale des phénomènes astronomiques de 3h 20mn depuis le début de l’ère chrétienne. La Terre subit également des fluctuations irrégulières et imprévisibles qui ne peuvent être connues qu’après coup, notamment grâce à une surveillance constante des irrégularités du mouvement de la Lune, très sensible aux variations de mouvement terrestre, car couplée avec elle par la gravitation. Ces dernières fluctuations peuvent être induites par les déplacements de matière dans les différentes parties de notre planète (glaciers, phénomènes volcaniques, dérive des continents…) mais également par des causes externes comme l'influence des autres planètes, notamment Jupiter. En effet,la Terre est plus rapide que Jupiter est lorsque chacun sur notre orbite nous la rattrapons, la Terre accélère, et lorsque nous l’avons dépassée, son puit de gravitation nous ralenti.
Les oscillations infimes observées peuvent également être dues à un effet d'élasticité du manteau terrestre, à l'aplatissement de la Terre, à la structure et aux propriétés de la frontière entre le noyau et le manteau terrestre, à la rhéologie du noyau, aux mouvements des eaux souterraines, ainsi qu’à des fluctuations au sein des océans et de l'atmosphère. Elle subit également des variations saisonnières qui la font ralentir de quelques centièmes de secondes en mai et accélérer d’autant en octobre. Elle reste influencée par le fait que l’axe de rotation fluctue légèrement par rapport à la Terre elle-même (phénomène de la variation des latitudes).