• Les Saisons

    Et nous prendrons sur nous d'expliquer le mystère des choses.
    Comme si nous étions des espions de Dieu.
    Shakespeare

     

    Les saisons

    On peut facilement comprendre le phénomène des saisons. Quelques observations tout au long d'une année suffisent généralement. Voici quatre repères importants : ils représentent la position de la Terre à quatre endroits spécifiques de son orbite autour du Soleil. Il y a l'équinoxe du printemps (21 mars), le solstice d'été (21 juin), l'équinoxe d'automne (21 septembre) et enfin le solstice d'hiver (21 décembre). Ces dates sont valides pour la partie de la Terre au nord de l'équateur. Pour la partie au sud de l'équateur, les dates des équinoxes sont inversées ainsi que les dates des solstices. Par exemple, c'est l'équinoxe d'automne lorsque l'hémisphère Nord est à l'équinoxe de printemps, même chose pour les solstices. Le mot "équinoxe" veut dire "égal à la nuit". Aux équinoxes, la longueur du jour égale la longueur de la nuit. Le mot "solstice", quant à lui, veut dire "arrêt du Soleil" dans son mouvement de montée et de descente. Vous allez mieux comprendre avec ce qui suit.

    Nous allons effectuer quelques observations à partir d'une latitude moyenne (46degrés) de l'hémisphère Nord. Nous verrons plus loin que si les mêmes observations étaient faites à partir de l'équateur, les résultats seraient totalement différents.
    C'est à partir des quatre repères mentionnés plus haut que nous allons effectuer ces observations. Nous examinerons spécialement le nombre d'heures que le Soleil reste au-dessus de l'horizon et la hauteur maximum qu'il atteint à midi.
    Ce sont en effet deux des facteurs qui déterminent la quantité de chaleur reçue pour un endroit spécifique. Pour avoir une idée de sa hauteur au-dessus de l'horizon, il suffit de planter un bâton en terre et d'observer la longueur de l'ombre qu'il projette sur le sol. Plus l'ombre du bâton sera courte et plus le Soleil sera haut sur l'horizon. C'est une méthode sécuritaire qui nous évitera de prendre des relevés de hauteur sur le Soleil, car il est extrêmement dangereux de regarder directement le Soleil.

    attentio.jpg - 4203 Bytes IL NE FAUT JAMAIS REGARDER LE SOLEIL, MÊME AVEC DES VERRES FUMÉS, ON PEUT PERDRE LA VUE POUR TOUJOURS.
    Alors, lorsqu'on parlera de la hauteur du Soleil sur l'horizon, on fera toujours référence à notre système bâton/ombre du bâton.
    Pour comprendre ce qui suit, il n'est nullement besoin de connaître l'angle exact du Soleil. Il suffit de comparer les différences de longueur de l'ombre du bâton d'une observation à l'autre. Ce qui se traduit par une différence de l'angle du Soleil. Pour ceux qui désireraient tenir des observations plus poussées, voici la formule qui permet de trouver l'angle exact du Soleil en prenant en considération la longueur du bâton et celle de l'ombre.
    Tg a = hauteur du bâton / longueur de l'ombre.


    Commençons donc à l'équinoxe du printemps à midi, heure où le Soleil culmine dans le ciel. Cette hauteur est mesurée à partir de l'horizon. Nous savons aussi que, à cette date, le jour est égal à la nuit. Dans les jours qui suivent, notre démarche nous amène à conclure que, d'une observation à l'autre, le Soleil est de plus en plus haut sur l'horizon (l'ombre du bâton raccourcit). On note aussi que la longueur du jour ne cesse d'augmenter comparativement à la nuit. Ce comportement se poursuit jusqu'à ce que, quelques mois plus tard, nous atteignions notre deuxième point de repère : le solstice d'été. Le Soleil atteint alors son maximum de hauteur dans le ciel de midi (l'ombre du bâton est au plus court), c'est le jour le plus long de l'année de l'hémisphère Nord. Le lendemain et sur les quelques mois qui suivent, le Soleil de midi recommence à atteindre des hauteurs moindres, les jours sont toujours plus longs que les nuits, mais leur durée diminue sensiblement à mesure que l'on s'approche de l'équinoxe d'automne. Au 21 septembre, ce troisième point de repère est atteint. La hauteur du Soleil de midi et la durée du jour sont comparables à ceux de l'équinoxe de printemps. La durée du jour est redevenue égale à la durée de la nuit. Dans les jours qui suivent, le Soleil continue de perdre de la hauteur et la durée de la nuit prend le dessus sur la durée du jour. Quelques mois plus tard, le quatrième point de repère est atteint. C'est le solstice d'hiver, le Soleil de midi est pitoyablement bas sur l'horizon (l'ombre du bâton est très longue). La durée du jour n'est plus que de quelques heures. Pour l'hémisphère Nord, ce sera la nuit la plus longue de l'année, mais, à partir du lendemain, imperceptiblement, le jour gagne quelques minutes sur la nuit. Et ainsi d'un mois à l'autre, jusqu'à ce qu'on revienne à l'équinoxe du printemps où le jour égale la nuit.

    Nous venons d'amasser une série de données s'échelonnant sur une année entière. Pour poursuivre notre étude, nous devrons maintenant assimiler une nouvelle connaissance. On sait que la Terre tourne sur elle-même en même temps qu'elle décrit son orbite autour du Soleil. Mais elle ne tourne pas comme une toupie bien droite, elle tourne plutôt comme une toupie penchée sous un angle de 23,43 degrés. Cet angle, c'est son axe de rotation par rapport au plan de son orbite. Pareille à une toupie qui tourne penchée par rapport au plancher. De plus, les deux bouts de la tige qui lui servent d'axe (comme l'essieu d'une roue) pointent toujours dans la même direction. Ainsi, le bout de l'axe qui sort par le pôle nord, pointe toujours vers l'étoile polaire, et ce, quelle que soit la position de la Terre sur son orbite. À bien y penser, si la Terre n'avait pas cette inclinaison de 23.43 degrés, elle serait comme une toupie tournant en position bien droite par rapport au plancher. Il en résulterait qu'aucun phénomène ne viendrait perturber sa ronde annuelle. Donc le phénomène des saisons doit sûrement avoir un rapport avec cette inclinaison. Mais n'allons pas trop vite et revenons à nos données recueillies au cours de l'année. La première constatation est que le Soleil n'est pas toujours à la même hauteur lorsqu'il est midi. Pour nous permettre d'avoir une vue d'ensemble de la planète, prenons l'équateur de la Terre comme point de repère, au lieu de notre horizon.
    Examinons la situation de la Terre à partir de nos quatre points de repères.

    Nos observations nous ont laissé voir que, lorsque le Soleil culmine chaque jour à midi, il le fait à une altitude qui varie selon les saisons. Les variations en altitude du Soleil se situent dans une marge de 23.43 degrés au-dessus et au-dessous de l'équateur. Ces variations saisonnières en altitude sont aussi valables pour toutes les latitudes de la Terre. Voici comment on peut la calculer.

    Pour une latitude "L" de l'hémisphère Nord, on a :

    Altitude à midi au solstice d'été = (90 - L) + 23.43
    Altitude à midi aux équinoxes = 90 - L (voir le dessin)
    Altitude à midi au solstice d'hiver = (90 - L) - 23.43


    Pour les latitudes de l'hémisphère Sud, on intervertit les formules du solstice d'hiver et du solstice d'été.
    Il faut aussi noter que lorsque le calcul est effectué sur certaines latitudes tropicales, on obtient parfois une valeur plus grande que 90 degrés. Ces altitudes équivalent à l'altitude symétrique par rapport à 90 degrés. Exemple : si la réponse vaut 100 degrés, on fait 180 - 100 = 80 degrés.

    Par suite des deux mouvements combinés de la Terre, certaines régions voient au moins une fois dans l'année le Soleil passer par le zénith. Ces régions se trouvent le long des tropiques du Cancer et du Capricorne. La latitude limite à laquelle on peut voir le Soleil au zénith est de 23.43 degrés de part et d'autre de l'équateur.

    Un Soleil plus ou moins haut sur l'horizon a aussi une course plus ou moins longue dans le ciel, ce qui fait varier la durée du jour et de la nuit. Examinons attentivement la figure qui représente la position de la Terre aux solstices.


    On voit qu'en juin le pôle nord s'incline vers le Soleil. En décembre, c'est l'inverse, le pôle sud est à son tour complètement incliné vers le Soleil. On voit aussi qu'à ces périodes de solstices, il y a un cercle complet, un peu en bas des pôles, qui se trouve entièrement dans l'ombre du Soleil. Au même moment, l'autre pôle est entièrement éclairé. Ce phénomène d'obscurité et d'éclairage total pour une partie de l'année, commence à se faire sentir aux latitudes 66 degrés 32 min de part et d'autre de l'équateur. C'est ce qu'on appelle les cercles polaires. On comprend mieux maintenant qu'entre la position de la Terre aux solstices et la position aux équinoxes, la longueur du jour et de la nuit peut varier considérablement selon la latitude sur laquelle on se trouve. Par exemple, sur la ligne de l'équateur, il n'y a aucune variation de durée du jour et de la nuit. Le jour et la nuit ont toujours une valeur égale à 12 heures. Directement aux pôles, il y a des jours et des nuits de 6 mois. Il n'y a qu'aux équinoxes, quand le Soleil est à la hauteur de l'équateur, que le jour égale la nuit partout sur la Terre.

    Dans des latitudes tempérées, le cycle de quatre saisons représente assez bien le passage de la Terre aux quatre points de repère examinés. Dans les régions polaires, il y a - en pratique seulement - deux saisons : l'hiver, quand le Soleil ne monte jamais au dessus de l'horizon, et l'été, quand il ne se couche jamais. Dans les tropiques, le climat est dominé par l'emplacement de la zone de convergence de précipitations ; il peut y avoir deux saisons de pluie et deux saisons sèches chaque année.


  • Commentaires

    Aucun commentaire pour le moment

    Suivre le flux RSS des commentaires


    Ajouter un commentaire

    Nom / Pseudo :

    E-mail (facultatif) :

    Site Web (facultatif) :

    Commentaire :