LE PRINTEMPS ARRIVE !

Officiellement, le printemps commence le 20 mars 2019 à 21 h 58 TU avec l’équinoxe de printemps pour se terminer avec le solstice d’été le 21 juin 2019 à 15 h 54 TU. Ceci, pour l’hémisphère nord, la saison correspondant dans l’hémisphère sud étant l’automne.

Mais comment définit-on si précisément ces limites de saisons ?
Rien à voir avec la distance du Soleil comme on peut le lire parfois. Celle-ci change peu, l’orbite de la Terre étant proche d’un cercle. Tout vient de l’inclinaison de l’axe de la Terre par rapport au plan de son orbite.

Fig. 1. Orbite de la Terre autour du Soleil. L’axe de la Terre est représenté en vert et le plan de l’équateur en rouge.

On remarque qu’au solstice de juin, le Soleil est au nord du plan de l’équateur (en rouge sur la figure 1) alors qu’en décembre, il se trouve au sud de ce même plan.
Le solstice de décembre se définit comme le moment où le Soleil est le plus au sud du plan de l’équateur, le solstice de juin comme l’instant où le Soleil est le plus au nord de ce même plan et les équinoxes ont lieu au moment où le Soleil se trouve dans le plan de l’équateur.

Pourquoi fait-il plus chaud en juin qu’en décembre ?
Le 21 juin, le Soleil passe au plus haut dans le ciel, environ 65° au dessus de l’horizon à midi en France métropolitaine alors que le 21 décembre, il ne monte qu’à une vingtaine de degrés. Quand le Soleil passe haut dans le ciel, il chauffe davantage le sol que lorsqu’il éclaire en lumière rasante.
De plus, le 21 juin est la journée la plus longue de l’année, aux alentours de 16 h contre 8 h le 21 décembre. S’il fait plus chaud en juin, c’est aussi parce que les journées sont les plus longues.
Ces deux phénomènes, variation de la hauteur du Soleil et de la durée de la journée, s’expliquent par l’inclinaison de l’axe de la Terre sur le plan de son orbite (figure 2).

Fig. 2. En France métropolitaine (ici sur le parallèle 46° N) :
a. À gauche, le 21 juin, la nuit est plus courte que la journée et le Soleil monte à 67° au dessus de l’horizon.
b. À droite, le 21 décembre, la nuit est plus longue que la journée et le Soleil ne monte qu’à 21° au dessus de l’horizon.

Fig. 3. Vu depuis le sol, voici comment on peut voir le mouvement apparent du soleil aux solstices et équinoxes aux latitudes de la France métropolitaine.

Le 21 juin est le jour où le Soleil nous apporte le plus de chaleur avec une plus grande hauteur et une journée plus longue. Et pourtant, les journées les plus chaudes ont plutôt lieu en juillet et en août, ceci à cause de l’inertie de la terre, il lui faut un certain temps pour se réchauffer.

Hauteur du Soleil et durée de la journée aux solstices dans quelques villes de France (source IMCCE)

Et la distance du Soleil ?
L’orbite de la Terre est proche d’un cercle comme on peut le voir sur la figure 4, mais elle est quand même légèrement elliptique. La distance Soleil-Terre varie de 147 100 000 km au périhélie (point de l’orbite le plus proche du Soleil) à 152 100 000 km à l’aphélie (point le plus éloigné).
Mais contrairement à ce que beaucoup de personnes croient, c’est en hiver, début janvier, que la Terre passe au plus près du Soleil. Les variations de la distance Terre-Soleil ne sont donc pas la cause des saisons.

Fig. 4. L’orbite de la Terre à l’échelle vue du « dessus » (du nord de l’écliptique). Mais il a fallu grossir le Soleil (10 fois) et la Terre (500 fois) pour qu’ils soient visibles. Les dates des solstices, équinoxes, périhélie, aphélie sont celles de 2018. Elles peuvent légèrement varier d’une année à l’autre.

Pierre Causeret
Co-auteur du livre Les saisons et les mouvements de la Terre, Belin pour la Science.