Les années bissextiles et l’ajout d’un 29 février, une histoire de calendrier julien et de mécanique céleste

L’année bissextile n’est qu’une correction parmi d’autres pour adapter, non sans mal, notre calendrier aux mouvements de la Terre.

L’existence du jeudi 29 février fait passer l’année 2024 à 366 jours, au lieu de 365 pour une année ordinaire. Ces années bissextiles sont le moyen le plus simple qu’ont trouvé les Romains pour coordonner imparfaitement le calendrier sur la durée de l’année solaire, c’est-à-dire sur l’intervalle de temps pour que le Soleil, vu de la Terre, retourne à la même position en suivant le rythme des saisons, par exemple entre deux équinoxes de printemps ou entre deux solstices d’été.

Une année solaire dure environ 365,25 jours. Or une année calendaire dure seulement 365 jours. Pour compenser cette différence, on intercale un jour après le 28 février tous les quatre ans. L’année bissextile, introduite par Jules César en 46 avant J.-C. avec la réforme du calendrier julien et reconduite dans le calendrier grégorien, dont on se sert encore, a vu ses règles de calcul évoluer.

Entre – 46 et 1582, lorsque le calendrier julien était en vigueur, une année était bissextile si elle était un multiple de quatre. Ce qui produisait des années bissextiles tous les quatre ans, sans exception.

En 1582, l’instauration du calendrier grégorien a affiné le calcul des années bissextiles en ajoutant l’exception des années centennales : seules celles qui étaient des multiples de 400 pour être bissextiles. Cette règle a été introduite pour supprimer trois années bissextiles tous les 400 ans (1600 est bissextile, 1700, 1800 et 1900 ne le sont pas). Pourquoi ? Parce qu’une année solaire dure en réalité 365,2421904 jours. Sans cette règle d’exception, on compterait trop d’années bissextiles, ce qui produirait une avance de trois jours tous les 400 ans.

La mécanique céleste étant complexe, elle ne se plie jamais à la régularité du calendrier humain. Si on calcule de manière plus fine, l’avance est en réalité de 3,124 jours tous les 400 ans. Il faudra donc supprimer un jour tous les 3 230 ans si l’on souhaite rester synchrone avec la révolution de la Terre autour du Soleil.

Une année n’est pas ce que vous croyez

Saviez-vous que même l’année solaire (environ 365,25 jours) ne correspond pas à une révolution complète de la Terre autour du Soleil ? Celle-ci est en effet plus courte de 20 minutes par rapport à une révolution complète, dont la durée est appelée année sidérale.

Pourquoi ? Parce qu’une année solaire est un intervalle de temps qui suit le rythme des saisons et est donc lié à l’inclinaison de l’axe de la Terre, non à sa position précise autour de son orbite. La Terre tourne autour d’un axe incliné de 23,26 degrés par rapport au plan de l’écliptique (le plan dans lequel elle tourne autour du Soleil). Mais cet axe bouge également : c’est ce qu’on appelle la précession des équinoxes. L’axe de rotation de la Terre décrit, telle une toupie, un mouvement circulaire en 25 772 ans environ.

Chaque année, l’équinoxe vient un peu plus tôt et précède sa position antérieure d’une vingtaine de minutes par rapport à l’année d’avant. C’est peu mais suffisant pour décaler le rythme des saisons d’un jour complet tous les 71 ans.

Les jours n’ont pas toujours été les mêmes

Les corrections de jours ou d’heures (voire de secondes) apportées à notre calendrier afin qu’il reste synchrone avec la rotation et la révolution de la Terre autour du Soleil sont la partie la plus visible des nombreuses variations des mouvements de notre planète dans le temps. Ainsi, les jours n’ont pas toujours duré vingt-quatre heures et la Terre tournait plus rapidement sur elle-même auparavant. Lors de la formation de celle-ci, il y a 4,54 milliards d’années, un jour ne durait que six heures et six minutes.

Les jours rallongent avec le temps

Évolution de la durée des jours sur Terre depuis sa formation. Source : A. I. Arbab, The Length of the Day: A Cosmological Perspective

Le ralentissement de la rotation de la Terre est principalement dû aux forces de marées qu’exerce constamment la Lune. Le jour solaire terrestre continue actuellement à ralentir au rythme de 1,7 milliseconde par siècle.