Le Repaire des Sciences
Sciences Physiques et Chimiques

 

 

 

 

     Pourquoi y a-t-il des saisons sur Terre ?



 

 

 

        Chez nous (hémisphère nord), il fait froid en hiver et chaud en été... Une banalité? Pas si sûr. La cause des saisons n'est pas forcément instantanée à découvrir.

        La première raison tentante est de l'expliquer par la plus ou moins grande proximité de la Terre au Soleil. Et oui, à force de s'entendre dire que l'orbite de la Terre est une ellipse, on finit par l'imaginer aplatie comme un oeuf de lézard (je vous laisse chercher sur Internet la forme que ça peut avoir...). En fait, sans nier l'ellipticité, on peut observer que la Terre est au plus près du Soleil le 3 janvier. Hum... pas terrible comme journée torride. Donc, notre orbite n'est pas du tout assez aplatie. Aaaah... on serait sur Mars, ou pire encore, sur une comète, là, je ne dis pas, mais sur notre caillou à nous, il faut trouver autre chose...

        Le mot clef est "Inclinaison de l'axe de rotation de la Terre par rapport à la droite qui nous joint au Soleil" (un seul mot j'ai dit...) Bon, un petit dessin?

Saisons
  Ca, c'est le schéma traditionnel. Il a le mérite d'indiquer l'orientation constante de notre axe de rotation, toujours pointé vers l'étoile Polaire, malgré la révolution de la Terre autour du Soleil.

        Si on le simplifie un peu en ne retenant que les positions de Solstice, il devient:

Solstices
    Ici, c'est l'été. L'hémisphère nord est incliné en direction du Soleil.     Là, c'est l'Hiver dans l'hémisphère nord. Et l'été dans celui du sud...

        Voyons maintenant ce que reçoit comme énergie solaire, une contrée d'environ 50° de latitude nord:

Eté boréal
  En été, une surface de sol reçoit une certaine quantité d'énergie par seconde
Hiver boréal
  En hiver, la même surface, à la même heure solaire, en reçoit une bien plus faible, car la surface s'est beaucoup rapprochée de la direction d'arrivée des rayons solaires.

            Ceci peut se vérifier concrètement de plusieurs façons: Remarquez par exemple qu'en été, le Soleil est plus haut dans le ciel vers midi solaire (vers 14h) que l'hiver (vers 13h). Les ombres sont notablement plus courtes l'été que l'hiver. Vous pouvez aussi mesurer l'élévation de la température d'un bidon d'huile peint en noir, couché au sol, aux deux saisons extrêmes. Vous verrez qu'à une saison que je vous laisse deviner, la vitesse d'augmentation de température est plus importante qu'à l'autre...

            La deuxième conséquence de l'inclinaison de l'axe de rotation terrestre, est que la durée du jour l'emporte sur celle de la nuit en été. Vous pouvez bien sûr le constater réellement par vous-même, mais aussi en regardant sur le schéma ci-dessous, où vous observerez que la longueur de parallèle exposée au jour est plus grande que la partie nocturne. Ainsi, le Soleil dispose de plus de temps en été pour nous réchauffer...

La Terre vue de côté, en été boréal
-Vue de ce côté, la Terre tourne dans le sens de la flêche rouge. On y voit clairement les durées inégales des jours (en bleu) et des nuits (en noir). Sauf à l'équateur, où les durées sont identiques toute l'année. Ce qui explique les faibles écarts saisonniers constatés dans ces régions...
-On y remarque aussi ces régions spéciales qui peuvent n'avoir qu'un jour et pas de nuit (ou l'inverse), situées au-delà des cercles polaires. Même si seules les régions confinées près des pôles "bénéficient" d'un jour de 6 mois, qui suit une nuit toute aussi longue...

 

            Comme on l'a vu, la Terre est au périhélie (point de son orbite le plus proche du Soleil) début janvier. mais ce n'est pas toujours ainsi. L'axe de rotation terrestre tournoie sur lui-même, comme le fait l'axe d'une toupie. C'est la précession des équinoxes. Un tour complet se fait en 26000 ans. Donc, dans environ 13000 ans, la Terre sera au périhélie en été. L'effet de proximité s'additionnera avec l'effet d'inclinaison. Est-ce à dire que les écarts saisonniers s'accentuerons? C'est à voir, puisque bien sûr, on a le contraire pour l'hémisphère sud, cela devrait se compenser?... Mais la répartition des continents n'est pas la même au nord et au sud... Ainsi, il est bel et bien possible que certains cycles glaciaires puissent s'expliquer par cette précession, aidée par les variations de l'orbite terrestre. On cherche encore...