Le ciel — astronomie

Pourquoi y a-t-il des saisons ?

Les saisons existent parce que l'axe de la Terre est incliné d'environ 23,4° par rapport à son plan orbital. Tandis que nous tournons autour du Soleil, chaque hémisphère reçoit tour à tour une lumière plus directe ou plus oblique, et des jours plus longs ou plus courts. La distance au Soleil ne joue qu'un rôle mineur : la Terre en est au plus près début janvier, alors que c'est l'hiver dans l'hémisphère nord.

Chaque année, nous traversons des mois chauds et des mois froids, des jours longs et des jours courts. Il est tentant de penser que l'été arrive quand la Terre est plus proche du Soleil. La science donne une réponse différente et plus intéressante : les saisons sont dues à l'inclinaison de l'axe de la Terre.

Le mythe courant de la distance

L'orbite de la Terre autour du Soleil est presque circulaire, mais pas parfaitement. C'est une légère ellipse. Début janvier, la Terre est au périhélie (son point le plus proche du Soleil), à environ 147 millions de kilomètres. Début juillet, elle atteint l'aphélie (son point le plus éloigné), à environ 152 millions de kilomètres. La différence est d'environ 3 %.

Si la distance déterminait les saisons, l'hémisphère nord connaîtrait l'été en janvier. En réalité, c'y est l'hiver. Ce seul fait montre que la cause est ailleurs. La distance a un faible effet sur l'énergie totale reçue, mais elle ne peut pas expliquer l'alternance de l'été et de l'hiver.

Autre indice : si la distance était la cause, toute la planète connaîtrait l'été en même temps. Pourtant, l'Australie et l'Europe ont des saisons opposées.

L'inclinaison de l'axe

La Terre tourne autour d'un axe imaginaire incliné d'environ 23,4° par rapport à la perpendiculaire de son plan orbital (le chemin du Soleil dans notre ciel s'appelle l'écliptique). Tout au long de l'année, l'axe pointe presque dans la même direction de l'espace, vers la région de l'étoile Polaire. Sur de très longues périodes, cette direction se déplace lentement, un sujet abordé dans l'article sur la précession.

Deux effets en découlent :

• La hauteur du Soleil. Lorsque l'hémisphère nord est incliné vers le Soleil, la lumière arrive sous un angle plus élevé. La même quantité de lumière se concentre sur une surface plus petite, et le sol se réchauffe davantage. Lorsqu'il s'en éloigne, la lumière arrive plus obliquement, s'étale sur une surface plus grande et est plus faible.
• La durée du jour. En été, le Soleil décrit un arc plus haut et reste plus longtemps au-dessus de l'horizon. Il y a plus de temps pour se réchauffer et moins pour se refroidir la nuit. En hiver, c'est l'inverse.

Aux deux solstices (vers le 21 juin et le 21 décembre), un hémisphère est incliné au maximum vers le Soleil et l'autre au maximum à l'opposé. Vous pouvez en lire plus dans l'article sur le solstice. Aux deux équinoxes (vers le 20 mars et le 22-23 septembre), l'axe n'est incliné ni vers le Soleil ni à l'opposé, et le jour et la nuit sont presque égaux. Voir l'article sur l'équinoxe.

L'inclinaison explique aussi pourquoi, près de l'équateur, la durée du jour reste d'environ 12 heures toute l'année et les saisons sont douces. Près des pôles, les différences sont les plus fortes : il y a des périodes de jour polaire, où le Soleil ne se couche pas, et de nuit polaire, où il ne se lève pas. Les latitudes d'environ 23,4° nord et sud, les tropiques, marquent les limites où le Soleil peut se trouver à la verticale à midi.

Des saisons opposées dans les deux hémisphères

Lorsque l'hémisphère nord est incliné vers le Soleil, l'hémisphère sud s'en éloigne. Les saisons sont donc inversées :

• en juin, juillet et août, c'est l'été au nord et l'hiver au sud ;
• en décembre, janvier et février, c'est l'hiver au nord et l'été au sud.

Noël en Australie, en Nouvelle-Zélande ou en Afrique du Sud tombe en plein été. Même si le périhélie a lieu début janvier, cela ne change pas ce schéma. La cause de l'été austral reste l'inclinaison, et les vastes océans de l'hémisphère sud atténuent encore toute petite différence due à la distance.

L'inclinaison n'est pas propre à la Terre. Mars est inclinée d'environ 25° et connaît aussi des saisons. Uranus est tellement inclinée qu'elle roule pour ainsi dire sur le côté autour du Soleil, ce qui lui donne des saisons extrêmes. Mercure a une inclinaison très faible et pratiquement aucune saison de ce type.

Les saisons et le ciel nocturne

Les saisons se voient aussi dans le ciel nocturne. Tandis que la Terre tourne autour du Soleil, nous faisons face la nuit à une autre partie de la sphère céleste, et les constellations visibles changent au fil de l'année.

Dans l'hémisphère nord, Orion règne sur les soirées d'hiver, tandis que les soirées d'été mettent à l'honneur le Triangle d'été, formé d'étoiles brillantes appartenant à trois constellations différentes. Consultez aussi notre guide pour observer le ciel.

Votre latitude détermine également les parties du ciel accessibles. Les observateurs de l'hémisphère sud voient des constellations cachées aux latitudes moyennes nord, comme la Croix du Sud. Les nuits d'hiver sont plus longues, ce qui offre plus d'heures sombres pour observer les étoiles, même s'il fait plus froid.

Le Soleil lui-même se déplace aussi : en été, il se lève et se couche plus au nord sur l'horizon, et en hiver plus au sud. Repérez un point sur votre horizon pendant quelques mois et vous verrez ce déplacement.

En bref

• Les saisons viennent de l'inclinaison de l'axe de la Terre, d'environ 23,4°, et non de la distance au Soleil.
• La Terre est au plus près du Soleil début janvier, quand c'est l'hiver dans le nord.
• Les deux hémisphères ont des saisons opposées.
• L'inclinaison modifie la hauteur du Soleil et la durée du jour, et avec elles la quantité de chaleur reçue.
• Le ciel nocturne change aussi au fil de l'année, autre signe de notre orbite autour du Soleil.

Pour une vue plus large de notre planète, lisez l'article sur la Terre.

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