Stonehenge : l’axe, le Soleil et la Lune

L’axe, le Soleil et la Lune sur le plan

Le plan montre les pierres vues d’en haut, le nord en haut. La bande claire est l’axe de 49° vers le nord-est (et 229° vers le sud-ouest), avec notre marge de ± 1°. Les lignes jaunes et orange sont la première lumière (lever) et la dernière lumière (coucher) du Soleil à l’endroit choisi de l’année, les lignes bleues les levers et couchers extrêmes de la Lune pendant l’année choisie du cycle lunaire. En dessous figure l’horizon au nord-est et au sud-ouest, à l’échelle angulaire réelle. Nous n’affichons pas d’heures ; ce qui compte, c’est la direction.

Ce que nous savons et ce que nous ne savons pas

• Établi : Stonehenge a été construit par phases. Le talus et le fossé datent d’environ 3000–2920 av. J.-C., le cercle de sarsens, le fer à cheval de trilithes et probablement aussi les Station Stones d’environ 2620–2480 av. J.-C., l’Avenue d’environ 2480–2280 av. J.-C. (Darvill et al. 2012 ; datations avec incertitude).
• Mesuré : l’axe principal va du nord-est, direction du Soleil levant du solstice d’été, au sud-ouest, direction du Soleil couchant du solstice d’hiver. Ruggles (1997) le donne à 49°, au degré près ; il écrit lui-même que cette direction n’est pas fixée avec précision.
• Admis : que l’axe solsticial est intentionnel. Quelle direction a le plus compté relève de l’interprétation. Darvill et al. (2012) estiment que la disposition du fer à cheval de trilithes désigne surtout le solstice d’hiver ; Ruggles (1997) décrit aussi l’effet de la lumière du solstice d’été à travers l’entrée, entre la Heel Stone et sa partenaire.
• Débattu : la Heel Stone. Un grand trou de pierre a été trouvé à côté d’elle. Darvill et al. (2012) y lisent deux pierres qui encadraient l’axe ; Parker Pearson pense que la Heel Stone est la pierre de ce trou, déplacée plus tard.
• Débattu : l’Avenue. Dans le sol sous l’Avenue se trouvent des stries et des crêtes naturelles qui étaient déjà sur la ligne du solstice. Allen et al. (2016) jugent possible que cette ligne ait déterminé l’orientation du monument ; qu’il y ait eu intention ou hasard reste une interprétation.
• Débattu : les Station Stones et la Lune. Le grand côté de leur rectangle pointe à peu près vers les positions extrêmes de la Lune (Newham 1966 ; Hawkins 1963). Atkinson (1966) a calculé qu’autant d’alignements se produisent souvent par hasard, et Ruggles (1997) ne voit aucune preuve convaincante d’un grand nombre d’alignements précis à Stonehenge. Nous ne savons pas si la direction lunaire est intentionnelle.
• Inconnu : les résultats des observations de l’arrêt lunaire majeur de 2024–2025 (English Heritage ; Ruggles, Chadburn et Silva) ne sont pas encore publiés.
• Notre calcul dit ce qui était géométriquement possible, pas ce que les bâtisseurs voulaient.

Notre calcul

Nous calculons depuis le centre du cercle de pierres (hauteur des yeux 1,5 m), avec le Soleil de notre propre modèle (obliquité IAU 2006, orbite de Kepler) et l’horizon réel d’OS Terrain 50. La première et la dernière lumière sont le moment où le bord supérieur du Soleil (le premier morceau de Soleil qui apparaît au-dessus de l’horizon au lever, et le dernier qui disparaît au coucher) se trouve sur l’horizon, avec la réfraction à 1010 mbar et 0 °C. Ruggles (1997) donne l’axe à 49°, au degré près (lu sur le plan de Cleal et al.), et écrit lui-même que cette direction n’est pas fixée avec précision ; il ne donne pas de marge. Nous utilisons une marge de ± 1° : c’est notre propre choix (l’arrondi au degré, ± 0,5°, plus l’incertitude de ce plan). Nous montrons donc l’axe comme une bande de 48° à 50° (et de 228° à 230°), et non comme une ligne unique.

Avec GLO-30, la première lumière tombe environ 0,4° plus à l’est (49,6° en 2500 av. J.-C.). C’est parce que l’horizon à 49,6° est plus haut dans GLO-30 : 0,769° contre 0,582° dans OS Terrain 50, soit environ 0,2° de plus. Le long de l’horizon, le Soleil se déplace d’environ 1,9° en azimut par degré de hauteur, donc 0,2° de plus donne environ 0,4° de décalage. La dernière lumière ne change presque pas.

Que le Soleil tombe plus loin de l’axe côté coucher que côté lever (voir le tableau) relève de la géométrie, pas d’une erreur : à une déclinaison de ±24°, la direction du lever au nord-est et celle du coucher au sud-ouest ne sont pas exactement opposées (environ 1° d’écart). C’est parce qu’au lever et au coucher le Soleil n’est pas sur l’horizon mathématique : l’horizon est un peu plus haut, l’air courbe la lumière, et nous calculons avec le bord supérieur. L’axe est une seule droite, donc le Soleil peut en tomber plus près dans un sens que dans l’autre. Les deux écarts sont du même ordre que notre marge pour l’axe (± 1°) ; ils ne disent rien de ce que voulaient les bâtisseurs.

En 4 500 ans, le Soleil au solstice s’est déplacé d’environ 1,1° : le lever vers l’est (1,07°), le coucher vers l’ouest (1,06°), parce que l’obliquité de l’axe de la Terre a diminué de 23,98° à 23,44°.

Nous calculons la Lune sur un cycle complet de 18,6 ans, avec la parallaxe horizontale (la Lune est si proche que nous la voyons presque 1° plus bas que depuis le centre de la Terre), le bord supérieur et le même horizon. Pour le Soleil nous utilisons 2026, l’année en cours ; pour la Lune 2025, car le dernier arrêt lunaire majeur est tombé en 2024 et 2025. Le lever extrême au sud-est et le coucher extrême au nord-ouest de l’arrêt lunaire majeur se situent à 141,8° et 320,4° en 2500 av. J.-C., à 140,5° et 319,2° en 2025. Le grand côté du rectangle des Station Stones (environ 80 m sur 33 m) suit la direction 139° à 140° (et 319° à 320°) ; la direction médiane est 139,5° (et 319,5°). Seul le coucher de 2025 (319,2°) tombe dans la direction du grand côté lui-même. Les trois autres sont en dehors : le lever de 2025 (140,5°) à 1,0° de la direction médiane, et en 2500 av. J.-C. le coucher (320,4°) à 0,9° et le lever (141,8°) à 2,3°. La géométrie ne dit pas si le grand côté et les positions de la Lune sont liés. Les Station Stones 92 et 94 ont disparu ; leur emplacement est déduit du rectangle.

Comment nous calculons

Nous choisissons le modèle d’altitude qui s’accorde le mieux avec des mesures indépendantes, et non celui qui donne le plus beau résultat.

À Maeshowe, c’est Copernicus GLO-30, testé sur les mesures au théodolite de Ruggles et MacKie : notre horizon est de 1,31° / 0,94° / 0,91° à 217,1° / 222,9° / 225,7°, la mesure est de 1,3° / 1,0° / 0,9° ; la plus grande différence est de 0,06° (à 222,9°).

À Stonehenge, c’est OS Terrain 50, testé sur les profils d’horizon de Chadburn & Ruggles (2024) : 0,57° contre 0,60° à 49° et 0,48° contre 0,49° à 229°, à 0,03° près. GLO-30 est au-dessus (0,69° à 49° ; jusqu’à 0,34° plus haut dans le secteur nord-est), probablement parce que ce modèle compte les arbres et les bâtiments. C’est pourquoi OS Terrain 50 est ici le modèle principal ; GLO-30 est montré à titre de comparaison.

Ce que nous ne savons pas

• L’axe vient uniquement de Ruggles (1997) : 49°, donné au degré près, et il écrit lui-même que cette direction n’est pas fixée avec précision. La marge de ± 1° est notre propre choix. Nous n’avons pas de valeur plus précise.
• Le centre du cercle vient d’une seule source (Chadburn & Ruggles 2024) ; une seconde source ne le confirme qu’à 100 m près. Déplacer le centre de 3 m change la première et la dernière lumière du Soleil de 0,01° au plus, et de 10 m de 0,02° au plus (les positions extrêmes de la Lune de 0,02° au plus).
• Nous calculons depuis le centre. Les bâtisseurs ont peut-être regardé depuis une pierre ou depuis l’entrée. Depuis l’entrée du cercle de sarsens (16 m vers le nord-est), la première lumière du Soleil se décale de 0,03°, et depuis la Heel Stone de 0,13° (les positions extrêmes de la Lune de 0,16° au plus). C’est peu dans notre modèle, parce que l’horizon est bas et plat. Un modèle de 50 m ne voit pas les tumulus, les haies ou les arbres isolés ; ils peuvent relever localement l’horizon de quelques dixièmes de degré, et nous ne le savons pas.
• Le paysage et les arbres en 2500 av. J.-C. sont inconnus ; l’horizon vient d’un modèle d’aujourd’hui.
• Notre modèle de la Lune a été testé sur 2025 (écart de déclinaison inférieur à 0,01°) et non sur 2500 av. J.-C. ; pour cette époque nous calculons une série tronquée sans ΔT, ce qui compte à peine sur un cycle complet.
• Les résultats des observations de l’arrêt lunaire majeur de 2024–2025 (English Heritage, Ruggles, Chadburn, Silva) ne sont pas encore publiés ; nos valeurs pour 2025 n’ont donc aucune observation à laquelle se comparer.
• L’emplacement des Station Stones 92 et 94 est déduit du rectangle ; les pierres elles-mêmes ont disparu.