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SAISONS ET DUREE DU JOUR

Les astronomes définissent quatre saisons [1]: Printemps, été, automne et hiver, à partir d’une grandeur astronomique indépendante de la position géographique. Elles sont différentes des « saisons climatiques », notamment dans les régions intertropicales.

La grandeur astronomique dont Il s’agit est la déclinaison du Soleil, qui correspond à la hauteur de notre « astre du jour » au-dessus, ou au-dessous, du plan de l'équateur.

La déclinaison du Soleil est nulle le premier jour du printemps (19, 20 ou 21 mars) et de l'automne (21 ou 22 septembre) appelés équinoxes, car la durée du jour est alors égale à celle de la nuit. Le Soleil est à l’aplomb de l'équateur. En 2021 le printemps a commencé le 20 mars et l’automne le 22 septembre.

La déclinaison du Soleil augmente au fil des jours et quand elle est égale à + 14°,5 et le Soleil passe au zénith de la Martinique (29 avril 2021). Elle continue à croître et est maximum le premier jour de l'été (20 / 21 juin). Sa valeur est de 23°26’, ce qui correspond à la latitude du tropique du Cancer.

Les deux jours correspondant aux déclinaisons maximum et minimum correspondent aux solstices d’été et d’hiver.

Le 21 juin 2021 a été le premier jour de l’été. Le Soleil est alors passé au zénith[2] des lieux qui se trouvent sur le tropique du Cancer, soit à la latitude de 23°26’ Nord. L’île de Cuba, dans sa partie nord, pourra observer ce phénomène. Les habitants des lieux au nord du tropique du Cancer ne voient jamais le Soleil à l’aplomb de leur tête.

 A partir de cette date elle commence à diminuer ; reprend la valeur de 14°,5 (passage du Soleil au zénith de la Martinique le 12 et le 13 août 2021) redevient nulle le 21/22 septembre, à l’équinoxe d’automne. Elle poursuit sa course descendante (valeur négative - Soleil au dessous de l'équateur) et atteint son minimum le 21 / 22 décembre, premier jour de l'hiver. Le Soleil passe alors au zénith des lieux situés sur le tropique du capricorne.

 

De nombreuses personnes sont persuadées que les saisons dépendent de la distance du Soleil à la Terre. Or il en est rien, celle ci varie d'ailleurs très peu. Elle est minimum en début du mois de janvier  (147 millions de kilomètres), et maximum au début du mois de juillet (maxi 153 millions de kilomètres), soit une variation de 4%.

Le 02 janvier 2021 et 04 janvier 2022 – 147,1 millions de km. Le 03 juillet 2021 et 04 juillet 2022 – 152,2 millions de km.

On remarque que le Soleil est plus proche de la Terre en hiver qu'en été, ce qui devrait convaincre, une fois pour toutes, que les saisons ne sont pas liées aux distances Soleil - Terre.

La durée du jour (éclairement par le Soleil) est la plus longue de l’année au moment du solstice d’été pour tous les lieux de l’hémisphère nord de latitude inférieure à celle du cercle polaire arctique : parallèle de latitude 66°34’ N, à partir duquel on peut admirer la « Soleil de minuit ».

Les courbes en jaune des schémas ci-dessus (fig. 3) indiquent le parcours du Soleil pour un observateur situé à Fort de France (gauche) et à Paris (droite) le 21 décembre (hiver) et le 20 juin (été)

Le premier jour de l’été, le bord supérieur du Soleil se lève à 05 h 36 min et se couche à 18 h 37 min en Martinique, alors qu’à Paris il apparaît au-dessus de l’horizon à 05 h 47 min et disparaît à 21 h 58 min (heures locales métropole).  Le soleil  illumine le ciel de la Martinique durant 13 heures et celui de Paris pendant plus de 16 heures.

La figure ci-dessous montre l’évolution de la durée du jour au cours d’une année à Fort de France et à Paris.

En décembre, au solstice d’hiver, le Soleil est visible en Martinique pendant 11h16 mn et seulement pendant 08h15 à Paris.

L’écart entre les durées du jour le plus long (20 juin) et du plus court (21 décembre) est de 1 h 44 à Fort de France. Il atteint près de 8 heures à Paris.

Aubes et  crépuscules

Les planètes et des étoiles sont visibles lorsque le Soleil est couché.

Cependant le ciel ne devient pas complètement obscur immédiatement après la disparition du Soleil sous l’horizon. Les astronomes ont défini trois crépuscules[3]

Le crépuscule civil, le crépuscule nautique et le crépuscule astronomique qui correspondent respectivement à l’instant où le Soleil se trouve à 6°, 12° et 18° au-dessous de l’horizon.

 

Les planètes apparaissent au crépuscule civil.

Au crépuscule nautique l’horizon est encore visible, ainsi que les étoiles de magnitude 2. Les marins sortent leur sextant pour faire un « point d’étoiles » en observant au moins 3 astres. Après un petit calcul ils obtiendront leur position sur la sphère terrestre.

 Au crépuscule astronomique il « fait noir » et toutes les étoiles visibles à l’œil nu (magnitude 6) sont théoriquement observables.

 

Les durées  entre le coucher du Soleil et les différents crépuscules varient en fonction de l’époque de l’année et du lieu.

Les tableaux ci-dessous donnent les durées crépusculaires à Fort de France et Paris

 

 

 

Le crépuscule civil varie entre 21 et 24 minutes à Fort de France, contre 37 à 43 minutes à Paris.

Quant au crépuscule nautique  il varie entre 46 et 52 min à Fort de France et entre 1 h 08 min et 1 h 43 min à Paris.

Le crépuscule astronomique varie entre 1 h 11 et 1 h 20 à F de F et entre 1 h 45 et 3 h 55 à Paris.

A Paris la nuit n’est jamais complète du 13 au 30 juin

 Le 21 juin à Paris la durée de la « nuit noire » = Durée d’une journée : 24 h – durée d’ensoleillement : 16,2 h – durée du crépuscule : 3,9h – durée de l’aube 3,9h) = 0

24h-16,2h durée jour -3h,9 aube -3,9 crépuscule = 0)

 

On remarque que la durée du crépuscule est maximum au solstice d’été et minimum lors des équinoxes.

Augmentation de la durée du jour

Les journées sur Terre sont de plus en plus longues, mais vous ne risquez pas de vous en rendre compte. La rotation de notre planète a ralenti de 1,8 milliseconde par siècle en moyenne durant les vingt-sept derniers siècles, selon une étude publiée en décembre 2016 dans la revue scientifique Proceedings A. Il faudra donc 6,7 millions d'années pour que les journées sur Terre gagnent une minute, précise le quotidien Le Monde.

La Terre ralentit notamment à cause de l'attraction gravitationnelle de la Lune et du Soleil. C’est un effet à très long terme. Ce processus est beaucoup plus lent que ce que les scientifiques avaient jusqu'ici estimé. Avant l’étude citée (2016), les chercheurs pensaient que la planète ralentissait de 2,3 millisecondes par siècle et que 5,2 millions d'années suffisaient à gagner une minute. Pour obtenir ce nouveau chiffre, les chercheurs britanniques ont effectué des calculs prenant en compte les forces et phénomènes qui ralentissent la rotation de la planète, ainsi que des observations d'éclipses remontant à 720 avant Jésus-Christ.

La planète bleue est également "sensible à divers aléas liés aux mouvements atmosphériques, aux variations des calottes glaciaires, mais aussi aux séismes".

Extrait d’un article du « Monde » en 2016

NOTA. Pour obtenir ces résultats il faut connaître avec précision la distance de la Terre à la Lune qui est aujourd’hui de 3 millimètres. On sait ainsi que les deux astres s’éloignent de 3,8 centimètees par an.

Ces mesures sont effectuées par le centre astronomique du plateau de CALERN situé en altitude (1270m), au- dessus de Grasse dans les Alpes Maritimes. Il dépend de l’Observatoire de Nice (OCA). On utilise des tirs laser constitués de brèves impulsions, en direction de réflecteurs disposés sur la Lune lors des missions Apollo américaines et Lunokhod soviétiques. Ceux -ci, au nombre de cinq, réfléchissent les impulsions dont on mesure le temps aller-retour pour en déduire la distance de la Lune.

 

 Emile BIDOUX  www.cieltropical.com