8 août 2014

Comprendre et connaître l'heure du soleil pour mieux voyager avec bébé

Pourquoi s'intéresser ici à ce sujet à priori plutôt savant du temps solaire ? Essentiellement pour deux raisons : d'une part  pour éviter une grosse bêtise que de nombreux parents font souvent quand ils partent à l'étranger avec leurs enfants, et d'autre part, dans le but d'apprendre à mieux gérer un décalage horaire à la suite d'un voyage en avion. Enfin une troisième raison de vous plonger dans cet article est tout simplement de satisfaire votre curiosité de lecteur insatiable...  

L'objectif de cet article est d'expliquer et de poser les bases théoriques nécessaires à la compréhension du "temps solaire" et de ses subtilités. Nous verrons ensuite dans de prochains articles, les deux applications pratiques pour les parents voyageant avec bébé (mieux choisir ses horaires de sortie avec bébé en fonction de la hauteur du soleil, et mieux gérer un décalage horaire).

La bonne nouvelle, c'est qu'il existe aujourd'hui des applications mobiles pour connaître la position du soleil dans le ciel en fonction de l'endroit où l'on se trouve :

L'application "Voyager avec bébé" vous indique de manière simple les meilleures horaires de la journée pour sortir avec bébé en fonction de votre localisation et de la hauteur du soleil dans le ciel.

Sur un smartphone Android, l'application Soleil Info est aussi bien faîte et gratuite. Destinée à la base aux astronomes amateurs, elle permet de lire la position de soleil dans le ciel en fonction de votre position et depuis différentes villes dans le monde et d'afficher un graphique de sa trajectoire. Les explications ci-dessous vous permettront de mieux comprendre de quoi il retourne exactement pour bien l'utiliser. Alors accrochez-vous...


Passons aux explications théoriques :

Un globe terrestre peut se découper facilement en 24 fuseaux horaires (correspondant à différents méridiens espacés de 15 degrés les uns les autres, 24*15=360). Quand on passe d'un fuseau à l'autre, on ajoute une heure en allant vers l'est (le soleil se lève plus tôt à l'est), et on retire une heure en allant vers l'ouest. Jusqu'ici tout va bien, et la plupart des gens ont quelques souvenirs de ces notions.

On pourrait s'arrêter là, sauf qu'alors, on ne comprendra pas grand chose au décalage horaire qu'il y a en réalité entre les pays, ni pourquoi finalement le soleil se comporte de manière si différente d'un endroit à l'autre de la terre et selon les jours de l'année. 

Pour répondre à ces questions, nous allons avancer en trois étapes : comprendre d'où vient l'heure qui s'affiche sur notre montre ; comprendre comment sont définis les différentes zones horaires dans le monde ; et pour finir comprendre pourquoi et comment l'heure du soleil varie selon l'endroit où on se trouve et les jours de l'année. 

Comment fixe t'on l'heure de référence dans le monde ? Et qui en est responsable ?

Qui est donc ce grand horloger qui décide de l'heure partout dans le monde ? N'est ce pas fantastique quand on y pense que tous les hommes et toutes les machines du monde se soient mis d'accord sur ce point ?

Lorsque vous cherchez à vous renseigner sur l'heure qu'il est ailleurs dans le monde, vous verrez souvent apparaître l'acronyme "UTC". Il est utilisé de manière internationale, et c'est en fait un drôle de compromis entre le français TUC pour "Temps Universel Coordonné" et l'anglais : "CUT" pour "Coordinated Universal Time", afin de satisfaire les deux parties soi-disant. 

En résumé, depuis 1972, l'heure de référence UTC est issue de quelques centaines d'horloges atomiques réparties dans le monde. Plutôt que de se baser comment avant uniquement sur l'observation de la rotation de la terre sur elle même, ou de la terre autour du soleil, ou sur tout autre mouvement de balancier, on s'est en effet aperçu que les périodes de radiation des atomes Césium 133 étaient en effet plus stables, plus faciles à mesurer au quotidien, et qu'on pouvait en plus ainsi obtenir une précision supérieure de la mesure du temps qui passe, allant jusqu'à la 14ème décimale après la virgule en seconde. Cette mesure atomique du temps est cependant ensuite recalée (en ajoutant, de temps à autre, une seconde intercalaire), avec l'observation astronomique du temps de rotation de la terre, qui lui a en fait tendance à varier très légèrement à cause des effets de marée, de la lune et du soleil, des tremblements de terre, ainsi que d'autres phénomènes internes imprévisibles et irréguliers. Et c'est donc ainsi qu'on obtient l'heure de référence UTC dans le monde. 

Pour les plus curieux d'entre vous, voici ce qu'on peut lire sur ce sujet sur le site de l'Observatoire de Paris :
Le Temps universel coordonné (UTC) est aujourd'hui l’échelle de temps légale internationale. Il est issu du Temps Atomique Internationale (TAI) fabriqué par le BIPM (Bureau International des Poids et Mesures) et du temps UT1 obtenu par l’IERS (Service International de la Rotation de la Terre et des Systèmes de référence) à l’observatoire de Paris.
  • TAI (Temps Atomique International) est obtenu à partir de la marche de quelques centaines d’horloges atomiques distribuées de par le monde.
  • UT1 est le Temps de la rotation de la Terre déterminé par l’IERS à partir principalement de l’observation des quasars extra galactiques par la technique VLBI (Interférométrie à très longue base). UT1 n’est pas uniforme car la rotation de la Terre autour de son axe, ralentit sur le long terme, à cause principalement des effets d’attraction luni-solaire. De plus, notre planète est perturbée par ses constituants internes (noyau, manteau) et externes (atmosphère, océans) qui modifient sa rotation.
Depuis 1972, le Temps universel coordonné (UTC) est couplé au Temps universel UT1 grâce à l’introduction de secondes intercalaires (ou sauts de secondes) dans UTC. Ces secondes intercalaires sont introduites si nécessaires soit le 30 juin, soit le 31 décembre à 23h 59m 60s de façon à ce que la différence entre UT1 et UTC soit toujours inférieure à une seconde.
C’est le service de la rotation de la Terre de l’IERS, qui a la responsabilité de prévoir et d’annoncer cette seconde intercalaire. Cette décision est ensuite mise en œuvre par les autorités internationales et nationales responsables de la diffusion du temps. La date de l’introduction de la seconde intercalaire n’est pas prévisible avec exactitude. Actuellement, cela a lieu tous les 3 ou 4 ans.
Voilà, c'est sans doute un peu déroutant, si vous découvrez pour la première fois que la terre ne tourne pas autour d'elle même de manière totalement régulière, et qu'on utilise en fait des horloges atomiques comme référence, mais prenez le temps de relire ce passage si nécessaire, et de compléter cette lecture en allant sur Wikipedia ou sur des sites d'astronomie pour satisfaire votre curiosité.

Une précision historique : l'heure moyenne de Greenwich (Greenwich Mean Time) a servi de référence temporelle dans le monde pendant une majeure partie du XXème siècle, avant d’être remplacée par le temps universel coordonné (UTC) en 1972. GMT est encore souvent employé comme synonyme du fuseau horaire UTC+0, également appelé Western European Time. Greenwich est un quartier situé dans la banlieue de Londres, et le méridien de Greenwich reste toujours quasiment (à 102,5 mètres près), le méridien de référence (longitude 0 degré) dans le système géodésique mondial actuel dit WGS 84 (World Geodesic System) dont la dernière révision date de 1984. Ce méridien de Greenwich est aussi toujours situé quasiment au milieu du fuseau horaire correspondant à la zone UTC+0. Donc même si les noms et les techniques de mesure ont changé, les repères des gens n'ont pas été bouleversés, et la transition entre GMT et UTC a pu se faire en douceur.  

Admettons-le franchement : les explications qui précédent sont un peu techniques et intéresseront seulement les plus curieux d'entre vous. Mais n’est ce pas intéressant de savoir qui est le grand horloger du monde et comment il s’y prend ? Je vous laisse le soin d’imaginer comment vous expliquerez un jour cette histoire à vos enfants.

Vous savez maintenant d’où vient l’origine du temps de référence dans le monde aujourd'hui, mais ensuite comment-fait on pour fixer l’heure dans chaque pays ?

Comment sont définis les différentes zones horaires dans le monde ?

Les différentes zones horaires dans le monde sont définies aujourd’hui à l'aide d'un décalage fixe par rapport au temps universel coordonné (UTC). C’est la beauté de la chose, et nous sommes donc tous bien synchronisés. 

En revanche, contrairement à ce que beaucoup de gens croient savoir, les 24 fuseaux horaires bien répartis de 15 degrés chacun à partir du méridien de Greenwich, ne sont qu’une grossière approximation des différentes zones horaires légales dans le monde.

En pratique, ce sont les États qui définissent l'heure locale sur leur territoire. Et c’est là où ça se complique, car chaque état fait ce qu’il veut.

Saviez-vous que (merci wikipedia) ?
  • Certains pays ont choisi une heure ne correspondant pas à un décalage entier avec UTC. Il s'agit en général d'un décalage d'un nombre entier de demi-heures : Iran à UTC+3:30, Afghanistan à UTC+4:30, Inde à UTC+5:30 ou Australie centrale à UTC+10:30, voire dans le cas unique du Népal de quarts d'heures (UTC+5:45).
  • Certains pays, bien que recouvrant plusieurs fuseaux, ont adopté une seule et unique heure légale : c'est le cas de la Chine et de l'Inde.
  • Certains pays possèdent une seule heure légale, pour des raisons évidentes d'unification de l'heure, même lorsque leur territoire empiète légèrement sur le fuseau voisin : c'est le cas par exemple de l'Allemagne à l'Ouest du pays ou de la Suède à l'Est du pays. 
  • Certains grands pays (Australie, Brésil, Canada, RD Congo, États-Unis, Indonésie, Russie, etc.) sont divisés arbitrairement en plusieurs zones ou états. La limite d'application de l'heure légale suit alors généralement les limites de la zone ou de l’état et peut ainsi se trouver franchement décalée par rapport à la limite du fuseau d'origine. De même dans certaines dépendances éloignées, comme les DOM-TOM français, les Açores portugaises, etc. l’heure légale est arbitrairement rapprochée de l’heure de la métropole. 
  • Certains pays adoptent une heure autre que celle qui lui serait destinée a priori. C'est le cas de l'Espagne continentale ou de la France métropolitaine qui sont à l'heure de l'Europe centrale, donc en avance d'une heure sur le fuseau dans lequel se trouve la plus grande partie de leur territoire. Ainsi, en France, seul l'extrême Est du pays (Alsace,Corse) est bien dans le fuseau correspondant à l'heure légale, tandis que l'Espagne (hors Canaries) n'a aucune partie de son territoire dans le fuseau dont elle a l'heure, et en a même une partie, à l'extrême Ouest (Galice) qui est deux fuseaux plus tôt.
  • Certains pays appliquent un système d'heure d'été et d'heure d'hiver (on ajoute on on retire une heure selon la saison), créé pour réaliser des économies d'énergie (et parfois critiqué). 
  • Au total, avec toutes ces variations possibles, l'ensemble des pays du globe utilise de nos jours 43 zones horaires différentes, au lieu de se contenter des 24 fuseaux horaires classiques.
Zones horaires dans le monde (CIA 2013)

Retard ou avance de l'heure légale par rapport à l'heure du soleil dans monde

Quelle heure est-il au soleil à l'endroit où je me trouve ?

Maintenant que vous comprenez mieux d'où vient l'heure qui s'affiche sur les montres et les téléphones mobiles des gens partout dans le monde, vous comprenez mieux pourquoi cette heure là ne vous dit finalement pas grand chose de la position du soleil dans le ciel à l'endroit où vous vous trouvez, ni de l'heure à laquelle il va se lever, se coucher, ou atteindre son point de culmination dans la journée (le midi au soleil). Quand il est 12h00 à ma montre, cela ne signifie pas, sauf rare exception, que le soleil est aussi exactement à son point culminant de la journée dans le ciel au dessus de moi. 

Nous avons vu comment chaque Etat dans le monde décide de l'heure sur son territoire, ce qui entraîne des décalages par rapport aux fuseaux horaires classiques.  De plus, pour mieux comprendre la manière dont l'heure du soleil (en particulier lever, coucher et midi) varie selon l'endroit exacte où on se trouve dans le monde, et selon les jours de l'année, il est utile de présenter encore trois notions supplémentaires d'astronomie.

Une petite précision avant cela : nous avons dit plus haut que la période de rotation de la terre sur elle même n'était pas totalement régulière, et que c'était l'une des raisons pour laquelle les horloges atomiques avaient été préférées pour fixer l'heure de référence dans le monde à partir de 1972. Ceci dit cette irrégularité est très faible, car en pratique entre 1972 et 2014, il y a eu seulement 25 secondes de décalage constatées entre les deux, et finalement intercalées dans UTC. Donc ce n'est pas cette très légère irrégularité qui permet d'expliquer les variations du temps solaire telles qu'on peut les percevoir en tant que simple voyageur, c'est à dire les variations de l'heure du lever, du coucher, du midi au soleil, et de la durée du jour par rapport à la nuit. Ceci étant dit, voyons donc maintenant les trois notions d'astronomie utiles pour bien comprendre ces variations. 

Tout d'abord, la longitude, ou position "est-ouest", à laquelle on se trouve à une forte influence sur l'heure du soleil. Ainsi si l'on se trouve pile sur le méridien de Greenwich, et en Angleterre (pays dont l'heure légale est bien à UTC+0, contrairement à la France par exemple), on a bien une chance de voir certains jours, le soleil être à 12h00 pile à son point de culmination dans le ciel. Mais l'heure du midi au soleil (ainsi que de son lever et de son coucher) ne sera plus la même si on se trouve ce même jour, plus à l'ouest ou plus l'est du pays. A titre d'exemple, si on revient en France et qu'on prend deux villes assez éloignées en longitude comme Brest et Strasbourg, on peut facilement observer, pour un même jour donné, environ 50 minutes de différence sur l'heure du midi au soleil (ainsi que sur l'heure de son lever et de son coucher). Le soleil se levant plus tôt à l'est, vous pouvez d'ailleurs deviner dans quel sens ce décalage interviendra.

Deuxièmement, plus la latitude augmente en valeur absolue (plus on s'écarte de l'équateur), plus la durée du jour et de la nuit, ainsi que les heures de lever et de coucher du soleil, vont varier selon les jours de l'année et la saison. Ce phénomène est du à l'inclinaison de l'axe de rotation de la terre par rapport au plan de l'orbite de celle-ci autour du soleil (environ 23 degrés par rapport à la perpendiculaire à ce plan). En un lieu donné, en zone tempérée, dans un pays comme la France, on peut ainsi observer que de jour en jour le soleil se lève un plus tôt, et se couche un peu plus tard, quand les jours rallongent (entre le solstice d'hiver aux alentours du 21 décembre et le solstice d'été aux alentours du 21 juin) et inversement les six mois suivants. En revanche, l'heure du midi au soleil, milieu de la période de jour, n'est pas impactée par cette variation de la longueur des jours en fonction de la latitude.   

Enfin, il y a un troisième phénomène moins connu, appelé équation du temps, qui fait qu'à un lieu donné, quelque soit la latitude (y compris à l'équateur), l'heure du soleil (lever, midi et coucher), varie d'environ 30 minutes au total dans l'année. Ce phénomène est prévisible, le décalage est lent et progressif. Il suit une courbe en forme de huit appelée Analemme. Il est du au fait que la Terre ne parcourt pas son orbite autour du soleil à vitesse constante (seconde Loi de Kepler) et au fait que l'axe de rotation de la Terre est incliné par rapport au plan de cet orbite.

Si vous voulez aller plus loin, je vous invite à visiter cette page web rédigée par les astronomes de l'observatoire de Paris et de l'Institut de mécanique céleste et de calcul des éphémérides (IMCCE).

Voilà donc pour les principales explications théoriques qui vous aideront j'espère dorénavant à y voir plus clair dans ce bas monde, et en tout cas à comprendre pourquoi et comment l'heure du soleil varie selon le jour et l'endroit où vous vous trouvez. 

De plus en pratique, il est aujourd'hui facile grâce à différentes application mobiles disponibles sur le marché, telle que celle mentionnée en début d'article, de connaître l'heure du soleil à l'endroit où vous trouvez, ou vers lequel vous vous rendez.

Concrètement, cette meilleure compréhension et connaissance de l'heure du soleil vous aidera, comme nous allons le voir dans de prochains articles, à éviter les heures de la journée où le soleil tape trop fort ou bien au contraire n'éclaire plus assez, à profiter de la lumière du soleil pour mieux recaler votre rythme biologique et celui de votre enfant, ou encore à repérer les meilleurs moments pour prendre des photos. Et bien sur, connaître l'heure du lever et du coucher du soleil, vous aidera à ne pas rater et à profiter chaque fois que possible de ces spectacles majestueux que nous offre chaque jour notre étoile bien aimée.