Quel est l’origine des saisons ?

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Nous avons vu dans un précédent article (pourquoi le soleil se lève toujours à l’est et se couche toujours à l’ouest) que la Terre tourne autour du soleil en effectuant une trajectoire elliptique, le soleil occupant l’un des 2 foyers de l’ellipse.

On pourrait donc croire, vue la forme d’une ellipse, que lorsque la Terre est au bout d’un demi-grand axe, au point le plus éloigné par rapport au soleil (ce que l’on appelle l’aphélie), il fait le plus froid sur Terre. Au contraire, lorsque la terre serait au point le plus poche du soleil (le périhélie), il ferait le plus chaud. Comme la Terre met effectivement un an à tourner autour du soleil, cela expliquerait les 6 mois d’intermittence entre été et hiver.

Et bien, malheureusement (ou pas d’ailleurs), cette explication n’est pas la bonne !

En effet, la situation représentée ci-dessus est exagérée. Si la terre décrit bien une orbite elliptique autour du soleil, cette dernière s’apparente en effet à un cercle, l’orbite elliptique étant en fait très peu aplatie et le Soleil se trouvant à peu près au centre de ce cercle.

De fait, la distance de la Terre au soleil est de 150 millions de km et les variations de cette distance au cours du parcours de la Terre autour du soleil sont seulement de l’ordre de 5 millions de km. L’écart relatif est donc de 5 / 150 = 1 / 30. A notre échelle, c’est comme si l’on plaçait un brasero au centre d’une clairière, pour nous réchauffer en hiver, et que l’on se plaçait à une distance de 3 m de ce brasero (distance raisonnable pour ne pas se brûler en parlant avec les autres convives 🙂 ), tout en effectuant des petits déplacements de 10 cm vers ou dans la direction opposée au brasero, engagés comme nous le sommes dans notre conversation. Il est évident que ce ne sont pas ces petites variations de 10 cm par rapport aux 3 m qui nous séparent du brasero qui vont faire que l’on ait plus chaud ou froid !

A quoi sont donc dues nos saisons ?

Et bien, l’élément important que nous avons déjà discuté précédemment est que la terre tourne sur elle-même en 24 h tout en faisant le tour du soleil. Mais la Terre ne tourne pas sur un axe perpendiculaire au rayon vecteur qui la joint au soleil. L’axe de rotation de la terre est incliné par rapport à la normale au plan de l’écliptique (plan dans lequel les planètes du système solaire effectuent leurs trajectoires elliptiques).

Très bien, allez-vous me dire et qu’est-ce que cela change ?

Cela change que la densité des rayons solaires que nous recevons n’est pas la même en été et en hiver. Si l’on représente un faisceau de lumière qui nous éclaire en été ou en hiver, la situation ressemble aux figures suivantes :

Les rayons arrivent plus « rasants » en hiver et donc, pour un « même nombre de rayons solaires » arrivant (tube de section fixée représenté sur le schéma), ces rayons doivent éclairer une plus grande surface et il y aura donc moins de rayons par unité de surface éclairée (et donc une densité de rayons lumineux moindre en hiver). Comme l’énergie absorbée sur Terre (et donc la température) est proportionnelle à cette densité de rayons lumineux arrivant sur une surface donnée et que cette dernière est moindre en hiver, il y fera donc moins chaud. Notons ici qu’un tube lumineux de section fixée éclairant la France en été éclairerait la France, l’Espagne et le Royaume-Uni en hiver. Revoyons cette situation au cours du mouvement de la Terre autour du soleil :

Lorsque l’axe de rotation de la Terre est orienté vers le Soleil, on a donc le solstice d’été, la période la plus chaude de l’année. Lorsque l’axe est orienté dans une direction qui va à l’opposé du rayon vecteur qui joint la Terre en Soleil, on observe le Solstice d’hiver. Enfin, lorsque l’axe de rotation de la Terre est orienté perpendicu­lairement par rapport au rayon vecteur T-S, on observe les équinoxes de printemps et d’Automne.

Voilà, nous avons donc, dans cet article, expliqué l’origine des saisons sur Terre. Ces dernières sont dues à l’inclinaison de l’axe de rotation de la Terre par rapport à la normale au plan de l’écliptique.

Remarquons ici aussi (dernier graphe ci-dessus), qu’à nos latitudes, le soleil se lève en fait au nord-est et se couche au nord-ouest en été et qu’il se lève au sud-est et se couche au sud-ouest en hiver, re-précisant ainsi les affirmations de notre article précédent.

On peut se rendre compte également qu’aux régions polaires, le soleil peut « ne pas se coucher » puisque, dû à l’inclinaison de l’axe de la Terre, ces régions peuvent être illuminée continûment lors de la rotation : c’est le jour polaire. Inversement, le soleil peut « ne pas se lever », car ces régions restent dans l’ombre du soleil : c’est la nuit polaire.

Si vous avez aimé cet article, souscrivez à notre lettre et n’hésitez pas à laisser un commentaire pour me faire partager votre avis, vos accords avec ce qui est écrit, vos objections 🙂

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