Introduction Le Terre et les saisons Précession et nutation   Glossaire Bibliographie Quiz

LE SOLEIL ET LES SAISONS

---

En quoi le mouvement de la Terre détermine-t-il le cycle des saisons?

---

           Bien que ce soit la Terre qui tourne autour du Soleil, les astronomes ont choisi, pour des raisons historiques (et égocentriques), d'assimiler la Terre à un point fixe, le Soleil tournant autour d'elle. On parle alors de trajectoire apparente annuelle du Soleil : l'écliptique. C'est respectivement, le plan incliné de 23°27' par rapport à l'équateur terrestre. En effet, l'axe de rotation de la Terre n'est pas perpendiculaire au plan de l'écliptique, cette inclinaison de l'axe des pôles est responsable du phénomène des saisons sur Terre.

Inclinaison de l'axe de rotation de la Terre

           Lors de sa course quotidienne, le Soleil se lève le matin à l'Est, culmine dans le ciel à midi, et se couche le soir à l'Ouest. Mais cette situation n'est que théorique, la course exacte du Soleil dans le ciel varie tout au long de l'année.

           En hiver, le Soleil ne se lève pas exactement à l'Est : il se lève au Sud Est, reste bas dans le ciel et se couche au Sud Ouest. Les jours sont donc plus courts et les nuits plus longues.

           En été, le Soleil se lève non pas à l'Est mais au Nord Est, monte haut dans le ciel et se couche au Nord Ouest. Passant plus de 12 heures au dessus de l'horizon, les jours sont alors plus longs et les nuits plus courtes.

           Au printemps et à l'automne, le Soleil suit une trajectoire intermédiaire : il se lève exactement à l'Est et se couche exactement à l'Ouest. Les jours et les nuits durent alors 12 heures.

           Quatre dates sont donc remarquables au cours de l'année : l'*équinoxe* de printemps, le *solstice* d'été, l'*équinoxe* d'automne et le *solstice* d'hiver.

           L'inclinaison est également responsable des variations d'éclairement solaire des régions du globe au cours de l'année. En effet, les rayons solaires arrivent sur le sol terrestre de différentes façons selon les saisons :

           Au solstice d'hiver, vers le 21 décembre, les rayons solaires sont, à midi, perpendiculaires au tropique du Capricorne (23°27').

           Au solstice d'été, vers le 21 juin, les rayons solaires sont, à midi, perpendiculaires au tropique du Cancer (23°27').

           Aux équinoxes de printemps (vers le 21 mars) et d'automne (vers le 23 septembre) les rayons solaires sont, à midi, perpendiculaires à l'équateur (0°).

           Pour illustrer ce phénomène, nous avons réalisé l'expérience suivante.

Objectif

           Montrer comment le mouvement de la Terre et son inclinaison font varier l'éclairement terrestre au cours de l'année.

Matériel

• un globe terrestre incliné
• une lampe ajustable de 60 Watts
• un *luxmètre*
• un voltmètre avec fils électriques

Montage

Protocole

           À l'aide du voltmètre réglé en millivolts, on mesure la tension aux bornes du luxmètre due à la lumière émise par la lampe. On effectue alors des mesures à différentes *latitudes* du globe, de l'équateur au pôle Nord, pour trois situations particulières :

• les rayons lumineux arrivant perpendiculairement au tropique du Cancer (Été)
• les rayons lumineux arrivant perpendiculairement à l'équateur (Printemps & Automne)
• les rayons lumineux arrivant perpendiculairement au tropique du Capricorne (Hiver)

           Nous avons obtenu les résultats indiqués dans le tableau ci-dessous :

           D'après les résultats figurant dans le tableau, on constate que l'intensité lumineuse du rayonnement solaire est maximale quand les rayons frappent perpendiculairement la surface de la Terre, et diminue aux latitudes de part et d'autre de ce point.

           Ceci s'explique par deux faits complémentaires : la sphéricité de la Terre et le flux constant de chaleur émis par le Soleil. Selon la position de la Terre au cours de l'année, les rayons lumineux qui viennent frapper perpendiculairement la surface de la Terre, éclairent une zone relativement restreinte : la quantité de chaleur par unité de surface est alors maximale.

           De même, les rayons lumineux qui forment un angle plus petit avec le sol, éclairent une zone plus vaste : la quantité de chaleur par unité de surface est donc moins importante.

           C'est ainsi que l'on explique les variations de température entre l'hiver et l'été.