Du néolithique à nos jours, la quantité de lumière solaire que nous voyons en une journée a eu un impact profond sur la culture humaine. Nous approchons à grands pas du solstice d'hiver pour l'hémisphère nord, qui a lieu le 21 décembre. C'est la nuit la plus longue de l'année – autrefois célébrée sous le nom de « Noël » par les païens d'Europe du Nord avant qu'elle ne devienne Noël.

Stonehenge et le site néolithique voisin de Durrington Walls (vers 2, 500 avant JC) ont été chacun construits pour être orientés pour faire face respectivement au coucher et au lever du soleil du milieu de l'hiver. Cette focalisation sur le solstice d'hiver était une période importante marquée par des festins et peut-être des sacrifices d'animaux.

Des millénaires plus tard, les Romains célébraient les Saturnales (jusqu'au IVe siècle après JC) – une fête au cours de la semaine du solstice d'hiver dédiée au dieu Saturne, impliquant des jeux et de la gaieté. Le dernier jour des Saturnales était appelé « dies natalis solis invicti » (anniversaire du soleil invaincu) par les Romains, qui l'ont célébré en s'offrant des cadeaux le 25 décembre. L'événement païen anglo-saxon connu sous le nom de Yule battait son plein pendant le solstice d'hiver quelques siècles plus tard, évoluant finalement dans le festival que nous connaissons maintenant sous le nom de Noël.

Planète inclinable

Mais qu'est-ce qui cause le solstice d'hiver ? Notre planète a une inclinaison axiale (de 23,4°) par rapport à son plan orbital autour du soleil, ce qui se traduit par les saisons. Les solstices d'hiver et d'été, et les équinoxes de printemps et d'automne, sont les points extrêmes de chacune de ces saisons (voir image). En hiver, l'inclinaison de la Terre par rapport au soleil fait que la lumière du soleil s'étend sur une plus grande surface qu'en été. Cela fait également que le soleil se lève plus tard et se couche plus tôt, nous donnant moins d'heures d'ensoleillement et des températures plus froides.

Comme ça arrive, la direction de l'inclinaison de la Terre change avec le temps. Ces variations sont connues depuis l'époque des Grecs anciens. Hipparque, l'un des fondateurs des techniques astronomiques modernes, a écrit l'un des premiers catalogues complets d'étoiles en 129 av. Après avoir compilé son catalogue, il a remarqué que la position des étoiles avait changé par rapport à celles des enregistrements beaucoup plus anciens, comme le Babylonien.

De façon intéressante, les étoiles semblaient avoir changé de position du même montant, et il s'est rendu compte que l'emplacement du nord dans le ciel a dû se déplacer au cours des siècles intermédiaires. Actuellement, notre nord céleste est marqué par la position de l'étoile Polaris. Mais cela n'a pas toujours été le cas.

La rotation d'un objet en rotation, comme la Terre, peut être affecté par des forces extérieures. Étant donné que la Terre tourne déjà, toute force qui lui est appliquée, comme la gravité de la lune ou d'autres corps du système solaire, va modifier cette rotation (appelée couple). Le résultat sur Terre s'appelle la précession des équinoxes – un phénomène qui affecte nos observations des étoiles. Un exemple visible à plus petite échelle est montré à plusieurs reprises lors du film Inception, où la précession d'une toupie a été utilisée pour déterminer si le personnage principal était en réalité, ou encore rêver.

Pour la Terre, cette précession trace un cercle dans le ciel une fois tous les 26, 000 ans (voir image ci-dessous). En 3, 000 ans avant JC, le nord céleste était l'étoile Alpha Draconis (Thuban), dans la constellation Draco. Étant donné que nous pouvons prédire ce mouvement, nous savons que 13, Dans 000 ans, notre étoile polaire sera Vega, dans la constellation des Lyres.

Cela affecte également le début des saisons sur la durée d'une année dans le cadre de ce 26, Cycle de 000 ans, et a donc des implications importantes pour quiconque tente d'attribuer une importance culturelle à un point particulier d'une saison donnée. Le temps qu'il faut à la Terre pour orbiter autour du soleil est d'environ 365,25 jours, ce qui signifie que nous avons un jour supplémentaire tous les quatre ans. Par comparaison, la précession des équinoxes entraîne environ 20 minutes de différence entre la période orbitale de la Terre lorsqu'elle est mesurée par rapport aux étoiles de fond fixes (une année sidérale), et le temps qu'il faut pour que le soleil apparaisse pour revenir à la même position dans le ciel chaque année (une année solaire).

En guise de parenthèse historique, c'est l'écart entre la durée de l'année solaire et la durée d'une année telle que définie par le calendrier julien qui a incité la conversion au calendrier grégorien actuellement utilisé. La précession des équinoxes était connue et avait causé un décalage de quelques jours qui a incité le concile de Nicée à changer notre système de calendrier.

Sous le calendrier julien, créé à l'origine par les Romains en 46 av. Le jour de l'an en Angleterre était le 25 mars, et cela a également été utilisé pour définir le début de l'année d'imposition. L'adoption du calendrier grégorien en 1752 a décalé la date de l'année d'imposition de 11 jours, mais définissez le Nouvel An sur le 1er janvier. Cependant, pour éviter 11 jours de pertes de recettes fiscales, le gouvernement de l'époque a fixé notre année d'imposition pour commencer le 6 avril, où elle est encore aujourd'hui.

Donc, étant donné qu'il y a 1, 440 minutes par jour, et une différence de 20 minutes entre les années sidérale et solaire, puis sur une période de 72 ans, les dates des équinoxes (et des solstices) reculeraient d'un jour entier dans le calendrier, s'ils n'ont pas été corrigés (ce qu'ils sont). Cela signifie qu'un Romain utilisant le solstice d'hiver comme point de référence pour le moment de Noël aurait célébré Noël vers la fin de notre novembre. Encore plus loin, les bâtisseurs de Stonehenge auraient connu le solstice d'hiver en notre mois de septembre.

Noël sur Mars

Le solstice d'hiver a clairement été important historiquement, mais qu'en est-il de l'avenir ? Peut-être dans quelques centaines d'années, les colons humains fêteront Noël sur Mars. La planète Mars a également une inclinaison axiale (25,2°), et donc des saisons comme nous le faisons. Mars connaît également une précession des équinoxes, mais la période de précession est moins stable que celle de la Terre. Une précession martienne complète est d'environ 167, 000 ans.

Le solstice d'hiver de l'hémisphère nord sur Mars vient de passer, se produisant le 16 octobre. Parce qu'une année sidérale sur Mars est de 687 jours terrestres, le prochain solstice d'hiver de l'hémisphère nord martien n'aura pas lieu avant le 2 septembre, 2020.

Cela signifie que tous les futurs colons de Mars qui souhaitent recréer les "festivités" du solstice d'hiver à Durrington Walls il y a des milliers d'années ou, peut-être, juste pour fêter Noël, devrait s'habituer à célébrer à différentes saisons martiennes presque chaque année.

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original.