La rotation de Mars

La rotation de Mars en chiffres

Obliquité

25,19°

Vitesse de rotation à l’équateur

240,73 m/s

866,6 km/h

Vitesse angulaire de rotation

0,0040612 °/s

0,24367 °/min

14,620 °/h

Période de rotation solaire

Aussi apellée: jour martien ou sol

24 heures, 39 minutes et 35 secondes

88 775 s

1,027 jours terrestres

Période de rotation sidérale

24 heures, 37 minutes et 23 secondes

88 643 secondes

1,031 jours terrestres

Qu’est ce qu’un mouvement de rotation ?

Pour simplifier, on peut dire qu’un corps (céleste ou pas) est en rotation s’il tourne sur-lui même.

Les caractéristiques d’un mouvement de rotation

La rotation d’un corps peut être décrite par deux éléments: l’axe de rotation et la vitesse de rotation Dans le cas des planètes (et des astres en général) on ajoute souvent la période de rotation.

L’axe de rotation

Il s’agit d’un axe (une droite) autour de laquelle s’effectue le mouvement de rotation. Dans le cas d’un corps homogène (dont la densité est identique en tous points) ou à répartition de masse symétrique, l’axe de rotation correspond souvent à l’un des axes de symétrie de corps. Pour une boule, comme une planète, l’axe de rotation passe par le centre mais sont orientation peut être variable (Quelle que soit son orientation, tout axe passant par le centre d’une boule est un axe de symétrie!). Chaque planète possède donc un axe de rotation dont l’orientation lui est propre et qui peut aussi varier sur le long terme (on parle de précession) mais le plus souvent l’inclinaison est de quelques dizaines de degrés par rapport à la perpendiculaire au plan de l’écliptique. L’axe de rotation de Mars possède par exemple une inclinaison de 25,19 degrés.

La vitesse de rotation

C’est une vitesse qui s’exprime dans un référentiel dont l’origine est situé au centre du corps, sur l’axe de rotation. Dans le cas d’une planète le référentiel a pour origine le centre de la planète et il est associé à 3 axes qui pointent en direction d’étoiles pouvant être considérées comme fixes. Lors d’une rotation les points situés sur l’axe de rotation ont tous une vitesse nulle par contre les autres points ont une vitesse d’autant plus élevée qu’ils sont éloignés de cet axe: la vitesse de rotation est faible au niveau des pôle et maximale au niveau de l’équateur. On ne peut donc pas parler d’ « une » vitesse de rotation car chaque point possède sa propre vitesse. En général, lorsque qu’on parle de vitesse de rotation, on sous-entend qu’il s’agit d’une vitesse de rotation angulaire s’exprimant en degré (ou en radian) par seconde (ou une autre unité de temps). Cette vitesse angulaire traduit la variation d’angle d’un rayon d’un corps par rapport à un axe fixe perpendiculaire à l’axe de rotation. Cette vitesse angulaire de rotation, notée en général ω, est la même pour tous les points du corps en rotation, elle permet d’exprimer la vitesse de rotation (v) d’un point quelconque à partir de sa distance (r) à l’axe de rotation: v = ω.r.

Cette vitesse angulaire de rotation reste constante au cours du temps soit:

  • si aucune force externe ne s’exerce
  • si une force s’exerce suivant une direction coupant l’axe de rotation
  • si une force s’exerce suivant une direction parallèle à l’axe de rotation

La résultante des forces de gravitation a pour point d’application le centre de gravité situé sur l’axe de rotation par conséquent ces forces de gravitation ne modifient pas la vitesse de rotation: une planète (ou tout autre corps céleste) garde une vitesse de rotation constante au cours du temps. Cependant cette vitesse de rotation peut subir une modification:

  • brutale dans le cas d’une collision avec un astre de taille importante.
  • progressive par dissipation d’énergie en raison des effets de marée liée à la présence d’un satellite de masse importante (ce qui est la cas de la Lune qui provoque à un ralentissement progressif de la Terre par contre Phobos et Deimos sont trop petits pour affecter Mars de manière significative).

Ne pas confondre rotation et révolution

Une révolution est une translation, tous les points d’un corps qui effectue un tel mouvement décrivent des trajectoires circulaires (ou elliptiques) identiques (mais de centres différents) et possèdent à chaque instant la même vitesse (plus précisément le même vecteur vitesse) ainsi que la même accélération.

Exemples: une toupie, une voiture sur un rond point, le pendule d’une horloge, les pâles d’une turbine ont des mouvements de rotation tandis que la nacelle d’une grande roue est en révolution.

Pour les planètes et les lunes les choses sont un peu plus compliquées puisqu’elles combinent en général ces deux types de mouvement. Par exemple Mars combine un mouvement de rotation (elle tourne sur elle même) avec un mouvement de révolution (elle tourne autour du Soleil). Il peut même parfois survenir un phénomène de résonance, la rotation se fait alors à une vitesse particulière qui amène le « petit » astre à présenter toujours le même hémisphère (la même face) à l’astre autour duquel il tourne (c’est le cas pour la Lune, et pour Mercure par exemple).

La période de rotation de Mars

Lorsqu’on évoque la rotation d’un astre on se réfère plus facilement à sa période de rotation qu’à sa vitesse de rotation car c’est une grandeur plus facilement comprise, en effet tout le monde sait qu’une période de 24 heures correspond à un jour terrestre, tandis qu’une vitesse angulaire 15°/h n’est pas spontanément associée à la vitesse de rotation de la Terre. La période de rotation de Mars correspond à la durée nécessaire pour que la planète fasse un « tour complet » sur elle-même. Mais attention l’expression « tour complet » peut avoir plusieurs sens, il faut distinguer la période solaire et la période sidérale qui sont très proches l’une de l’autre mais pas tout à fait égales.

La période solaire de Mars est la durée qui doit s’écouler à partir d’un instant quelconque pour que Mars présente exactement le même hémisphère face au soleil. La période solaire est aussi appelée « jour martien » ou « sol », elle vaut 24 heures, 39 minutes et 35 secondes soit encore 88 775 s ou 1,027 jours terrestres.

La période de rotation sidérale de Mars est la durée Nécessaire pour que Mars effectue une rotation complète de 360° autour de son axe de rotation dans un référentiel « marsocentrique » c’est à dire un référentiel associé à un repère dont l’origine est le centre de la planète et donc les axes pointent en direction d’étoiles assez lointaines pour être considérées comme fixes, Cette période est de 24 heures, 37 minutes et 23 secondes soit 88 643 secondes.

Histoire: Etude de la rotation de Mars

L’étude de la rotation de Mars n’a été possible qu’à partir du moment où les instruments d’observation on permis de distinguer des détails de la surface martienne utilisables comme repère. Le premier à distinguer ces détails est l’astronome néerlandais Christian Huygens, il a réalisé en 1659 un croquis laissant apparaître une structure connue aujourd’hui sous le nom de Syrtis Major et a estimé la période de rotation de Mars à 24 heures. En 1660 Giovanni Cassini réalise lui aussi des observations de Mars qui lui permettent d’affiner la valeur à 24 heures et 40 minutes. En 1777 l’astronome William Herschel évalue la période de rotation de Mars à 24 heures, 39 minutes et 21,67 secondes, il établit l’obliquité de Mars à environ 28, 7°.

 

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