Edité en décembre 2013, cet article est toujours d'actualité pour avoir un minimum de point de repères sur les saisons, la Terre, le Soleil, etc.

La course elliptique de la Terre autour du Soleil.

Chacun sait à peu près que le solstice d'hiver marque le jour le plus court de l'année dans l’hémisphère nord et celui d'été le jour le plus long.

Cela provient, beaucoup le savent aussi, de l'inclinaison à 23°27' de l'axe de rotation de la Terre.

La Terre fait une course elliptique autour du soleil en 365 jours 5 heures 48 minutes et 45 secondes, elle parcourt ainsi 930 millions de kilomètres à la vitesse moyenne de 106.000 km/h (30 km/seconde environ).

Comme il y a ellipse, la distance de la Terre au Soleil n'est pas toujours la même. C'est peu après le solstice d'hiver que la distance est la plus...courte (perdu! rien à voir avec les saisons !) : 147 millions de kilomètres, contre 152 millions début juillet.

La lumière du soleil met en moyenne 8 minutes et 19 secondes à nous parvenir pour parcourir les 150 millions de kilomètres.

On voit que cette ellipse n’est pas très loin d’être un cercle, elle n’est déformée que d’un soixantième.

La déformation d’une ellipse par rapport à un cercle, c’est quoi ? Tous les points d’un cercle sont à égale distance du centre du cercle. Pour une ellipse, il y a deux points centraux, plus ou moins éloignés. Le soleil est l’un des points centraux de l’ellipse terrestre autour de lui, c’est la partie de l’ellipse qui correspond à l’automne et l’hiver de l’hémisphère nord.

Dans l’hémisphère nord, l’été dure plus longtemps !

On peut comprendre que plus la Terre est proche du Soleil et plus sa vitesse va être rapide sur sa course elliptique. Elle va donc plus vite en hiver qu’en été et a moins de millions de kilomètres à parcourir. Les étés de l’hémisphère nord sont donc plus longs que ceux de l’hémisphère sud !

De plus, la Terre n'étant pas tout-à-fait ronde, les équinoxes sont décalés chaque année de 50’’. En 26.000 ans on en reviendra donc au même point. L’axe de rotation de la terre décrit ainsi un cône autour de l’axe de l’écliptique. Par rapport au XIIIème siècle, il y a aujourd’hui 12 degrés d’écart. C’est ce qu’on appelle la précession des équinoxes.

Et voilà ce que cela donne actuellement en durée des saisons :

Le printemps (boréal, c’est –à-dire pour l’hémisphère nord), de l’équinoxe de mars au solstice de juin a une durée de 92,7 jours.

L’été, du solstice de juin à l’équinoxe de septembre : 93,7 jours.

L’automne, de l’équinoxe de septembre au solstice de décembre : 89,9 jours.

L’hiver, du solstice de décembre à l’équinoxe de mars : 89,0 jours.

Les dates des saisons sont mouvantes.

Rajoutez à cela que notre calendrier grégorien rectifie tous les 4 ans 6 heures d’écart sur les 6 heures 9 minutes et 4 secondes qui différencient notre année civile de la durée du parcours elliptique de la Terre autour du Soleil, ce qui explique que les saisons ne commencent pas chaque année à la même date.

Pour 2014, nous aurons l’équinoxe de printemps le 20 mars, le solstice d’été le 21 juin, l’équinoxe d’automne le 23 septembre et le solstice d’hiver le 21 décembre (je vous ai fait grâce des heures).

Le solstice de décembre tombe généralement le 21, voire le 22. Il est tombé le 23 décembre en 1903 et la prochaine fois ce sera dans 300 ans ! Il est tombé 10 fois le 20 décembre en fin du XVIIème siècle et il faudra attendre fin de ce siècle pour y avoir droit à nouveau.

Vous observerez que ces dates rares tombent proches des changements de siècle, cela vient du traitement des années bissextiles tous les 4 ans sauf les années 00 de chaque siècle, sauf tous les 4 siècles… L’année 1900 n’était pas bissextile, mais l’année 2000 l’a été.

L’enfant né le 29 février 1896 a attendu 8 ans pour connaître son premier 29 février conscient. Ce ne fut pas le cas pour l’enfant né le 29 février 1996, qui n’a attendu que 4 ans.

Au solstice d’hiver, les jours rallongent, mais pas comme on le croit.

La logique laisserait penser qu’au moment des solstices la durée des jours varie peu et qu’autour des équinoxes la durée des jours varie beaucoup.

En effet sur Paris on gagne environ 4 minutes de clarté par jour à fin mars, on en perd 4 à fin septembre, puis cela diminue jusqu’à avoir des durées de jours quasiment stables autour des solstices.

Quand on gagne 4 minutes par jour, on peut penser que c’est 2 minutes de plus le matin et 2 minutes le soir.

Quand on perd une minute par jour en décembre, on s’attend à ce que ce soit 30 secondes le matin et 30 secondes le soir.

En fait, ce n’est pas le cas autour des solstices.

La durée du jour est au plus bas à Paris du 20 au 22 décembre 2013 avec 8 heures et 14 minutes, mais en fait le lever du soleil va encore être plus tardif au-delà du 21 décembre, compensé par un coucher de soleil qui cessera d’être plus tôt de jour en jour bien avant le solstice.

Le lever du soleil à Paris est à son pire à 8h44 du 30 décembre 2013 au 2 janvier 2014, alors qu’il est à 8h41 le 21 décembre, jour du solstice.

Le coucher du soleil à Paris est à son pire à 16h53 du 9 au 13 décembre, alors qu’il est à 16h56 le 21 décembre, jour du solstice.

La même observation peut être faite pour le solstice de juin, mais avec des amplitudes bien plus faibles (écarts ramenés de 3 minutes à une minute et sur des plages de dates moins étalées).

Le lever du soleil à Paris sera au mieux à 5h46 du 12 au 20 juin 2014, alors qu’il sera à 5h47 le 21 juin.

Le coucher du soleil à Paris sera au mieux à 21h58 du 22 au 29 juin 2014, alors qu’il sera à 21h57 le 21 juin.

Pourquoi ce phénomène ? Pourquoi continue-t-on de perdre du jour à Paris le matin pendant environ 15 jours, alors qu’on en gagne déjà le soir (en gros du 15 au 30 décembre) ?

Parce que notre calendrier prévoit un soleil moyen, fictif, qui traverse le même méridien à intervalle parfait de 24 heures. En fait, le mouvement apparent du vrai soleil n’est pas aussi régulier.

A Paris, la raison principale du phénomène provient du parcours elliptique de la Terre autour du Soleil. A cause de l’ellipse, on a vu que notre Terre est plus proche du soleil début janvier et que sa vitesse autour du Soleil est plus rapide.

Vous remarquerez que le phénomène est moins flagrant au moment du solstice d’été : on continue à gagner un peu de jour (moins d’une minute par jour) jusqu’au 25 juin, alors qu’on perd de la clarté le matin à compter du 16 juin.

En juin, le phénomène contrariant entre le matin et le soir s’étale sur environ 9 jours contre 15 en décembre et avec une amplitude de l’ordre de la minute contre 3 minutes en décembre. C’est donc le même phénomène dû à l’ellipse, mais avec une vitesse de rotation de la Terre autour du Soleil plus faible en fin juin qu’en fin décembre.

Noël, le 25 décembre.

Nos ancêtres n’avait pas de soleil fictif ou moyen, mais observaient tout simplement avec des instruments plus ou moins élaborés comment évoluait la durée du jour.

Aux deux solstices, ce sont mises en place dans nos contrées et ailleurs des fêtes païennes qui célébraient l’une la nuit la plus courte en juin et l’autre la nuit la plus longue, mais plus exactement pour l’hiver l’inversion, le début du déclin des ténèbres. Même si on entrait dans les mois les plus froids, la lumière allait petit à petit revenir, alors qu’elle avait décliné 6 mois durant.

Pour le solstice d’été, il nous reste aujourd’hui les Feux de la Saint Jean, le 24 juin.

Pour le solstice d’hiver, il nous reste la nuit de Noël, le 24 décembre.

Les autorités religieuses ont récupéré ces dates de fêtes païennes à leur profit, car elles étaient fortement ancrées dans les habitudes des populations.

Vous aurez noté qu’on a à chaque fois le 24 du mois et non pas le 21, car justement les dates étaient basées sur l’observation de la durée du jour et il était plus facile de s’y intéresser et aussi de le réaliser le soir. Ajoutez à cela que le calendrier julien (Jules César) consacra le jour le plus court comme étant le 25 décembre en – 50 avant JC.

Donc Noël le 25 décembre, c’est surtout à cause de l’ellipse et un peu la faute de Jules.

Heures de lever et de coucher du soleil.

Chacun l’aura remarqué, quand on nous dit à la météo de la veille que le lever du soleil aura lieu à 7h00 à Paris, en fait il fera jour avant 7h00, surtout si la météo est ensoleillée.

Pourquoi tant de mensonges ?

Première remarque, le soleil se lève à Strasbourg environ 50 minutes plus tôt qu’à Brest.

Donc, l’éphéméride ne vaut que pour la ville citée. Par commodité, je n’ai évoqué que Paris, qui est la ville la plus peuplée de notre pays.

Deuxième remarque, le soleil n’est pas un point, mais a une épaisseur au-dessus de l’horizon. Les heures de lever et coucher du soleil tiennent compte du centre du soleil, pas de sa périphérie. De plus, l’atmosphère terrestre réfracte la lumière du soleil. Ces deux éléments combinés font qu’on a environ un quart d’heure de jour en plus que ce que l’éphéméride nous indique.

Les effets crépusculaires (diffusion de la lumière du soleil par les couches hautes de l’atmosphère) viennent encore diminuer la durée apparente de la nuit.

Bref, l’équinoxe, c’est beaucoup plus de jour que de nuit en fait.

Le soleil se lève à l’est et se couche à l’ouest.

Exact, mais seulement deux jours par an ! C’est le cas lors des équinoxes (21 mars et 22 septembre). Entre le 21 mars et le 22 septembre, les points de lever et de coucher se décalent vers le nord (maximum d’écart le 21 juin), puis retour à l’axe est-ouest exactement pour le 22 septembre. Entre le 22 septembre et le 21 mars, les points se décalent vers le sud.