Le ciel — astronomie

Solstice : le jour le plus long et le plus court

Un solstice est le moment où le Soleil atteint son point le plus au nord ou le plus au sud par rapport à l'équateur céleste. Il a lieu deux fois par an, autour du 21 juin et du 21 décembre. La cause en est l'inclinaison de l'axe de la Terre, d'environ 23,4°, et non une variation de la distance au Soleil.

Ce qu'est un solstice

Un solstice est le moment où le Soleil atteint sa plus grande distance angulaire au nord ou au sud de l'équateur céleste. Cette distance est d'environ 23,4°, soit l'inclinaison de l'axe de la Terre. Le mot vient du latin sol (Soleil) et sistere (s'arrêter) : dans les jours qui entourent un solstice, la hauteur du Soleil à midi varie à peine, comme s'il marquait une pause avant de rebrousser chemin.

Il y a deux solstices par an, autour du 20-21 juin et autour du 21-22 décembre. Un solstice est un instant précis, et non une journée entière. Quand on parle du « jour le plus long », on désigne le jour du calendrier où tombe cet instant. La date peut varier légèrement d'une année à l'autre, car l'année du calendrier ne correspond pas exactement à l'année astronomique et les années bissextiles corrigent cet écart. D'un endroit à l'autre, elle peut aussi différer à cause des fuseaux horaires.

Pourquoi un jour est le plus long ou le plus court

Les saisons, tout comme la durée changeante du jour, viennent de l'inclinaison de l'axe de la Terre. Cet axe pointe presque toujours dans la même direction de l'espace pendant que la Terre tourne autour du Soleil : une partie de l'année, l'hémisphère nord est penché vers le Soleil, et une autre partie de l'année, il s'en éloigne.

Une idée reçue courante veut que l'été arrive quand la Terre est plus proche du Soleil. En réalité, la Terre en est au plus près début janvier, en plein hiver boréal. La variation de distance a un effet faible comparé à celui de l'inclinaison.

Les points les plus haut et les plus bas du Soleil

Au fil de l'année, le Soleil trace dans le ciel un chemin appelé écliptique. Il est incliné par rapport à l'équateur céleste, ce qui explique que le Soleil monte plus haut ou descende plus bas dans le ciel selon les saisons.

• Au solstice de juin, le Soleil est à son point le plus au nord. Pour les observateurs de l'hémisphère nord, il se lève loin vers le nord-est, atteint sa position la plus haute à midi, et le jour est le plus long. À cet instant, le Soleil est au zénith au tropique du Cancer, à environ 23,4° de latitude nord.
• Au solstice de décembre, le Soleil est à son point le plus au sud. Dans l'hémisphère nord, il reste bas, son arc quotidien est court et le jour est le plus court. Il est au zénith au tropique du Capricorne, à environ 23,4° de latitude sud.

À mi-chemin, lorsque le Soleil croise l'équateur céleste, surviennent les équinoxes. Ensemble, ces quatre points encadrent les saisons.

Hémisphères nord et sud

Les solstices sont inversés entre les deux hémisphères. Quand l'hémisphère nord connaît son solstice d'été en juin, l'hémisphère sud vit son solstice d'hiver, et inversement en décembre. En Australie ou au Chili, le jour le plus long tombe autour de décembre.

L'ampleur de la variation de la durée du jour dépend de la latitude :

• À l'équateur, la durée du jour reste proche de 12 heures toute l'année, et les solstices la modifient à peine.
• Plus on s'éloigne de l'équateur, plus l'écart entre le jour le plus long et le plus court est grand.
• Au nord du cercle polaire arctique (environ 66,5° N), le Soleil ne se couche pas autour du solstice de juin, c'est le soleil de minuit, et ne se lève pas autour du solstice de décembre, c'est la nuit polaire. C'est l'inverse au sud du cercle polaire antarctique.

Un détail souvent oublié

Le jour le plus court ne coïncide pas avec le coucher de soleil le plus précoce, ni le jour le plus long avec le plus tardif. Aux latitudes moyennes de l'hémisphère nord, le coucher de soleil le plus précoce a lieu début décembre et le lever le plus tardif début janvier. La raison est que le temps solaire, tel que l'indique un cadran solaire, s'écarte au fil de l'année du temps régulier de nos horloges : c'est ce qu'on appelle l'équation du temps. La durée totale du jour, elle, est bien la plus faible au solstice de décembre.

Les solstices dans les monuments anciens

De nombreuses sociétés anciennes ont bâti en pensant à ces moments. L'étude de ces liens entre constructions et ciel s'appelle l'archéoastronomie.

• Stonehenge, en Angleterre, possède un axe solaire. Au solstice de juin, le Soleil se lève au-dessus de la Heel Stone le long de l'avenue principale du monument, et au solstice de décembre, le coucher de soleil s'aligne sur ce même axe dans la direction opposée. Le monument a été construit par étapes il y a des milliers d'années.
• Newgrange, en Irlande, est une tombe à couloir en pierre vieille d'environ 5 000 ans. Au lever du soleil autour du solstice de décembre, un rayon de lumière pénètre par une ouverture au-dessus de l'entrée et éclaire brièvement la chambre intérieure.

Nous ne saurons peut-être jamais pleinement ce que ces alignements signifiaient pour leurs bâtisseurs. Les chercheurs restent prudents : l'alignement peut se mesurer, tandis que sa signification demeure un sujet d'étude.

Les fêtes autour des solstices

Les solstices ont longtemps été des occasions de célébration. Ce sont des traditions culturelles, et non des faits astronomiques :

• En Europe du Nord, le solstice d'hiver est associé à Yule et le solstice d'été à la Midsummer (fête de la mi-été), marquée par des feux de joie et des fleurs.
• En Chine, la fête de Dongzhi, autour du solstice de décembre, est un moment de réunion familiale.
• Dans les Andes, l'Inti Raymi honore le Soleil autour du solstice de juin, qui correspond à l'hiver dans l'hémisphère sud.
• En Bulgarie, Enyovden, le 24 juin, est lié dans la tradition populaire à la mi-été et à la cueillette des herbes.

En bref

Les solstices montrent comment la Terre est inclinée par rapport au Soleil. Ils sont le signe visible le plus net du rythme annuel de la lumière : du jour le plus court, après lequel la lumière commence à croître, au plus long, après lequel elle décline doucement. Pour une vue d'ensemble, voir aussi le Soleil.

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