Pourquoi les saisons se succèdent
Pourquoi y a-t-il des saisons ? Pourquoi le printemps, l’été, l’automne et l’hiver se succèdent-ils ? Beaucoup de gens croient que l’alternance de l’été et de l’hiver est causée par la distance variable entre la Terre et le Soleil au cours de l’année. En effet, la Terre ne tourne pas autour du Soleil sur un cercle parfait. À certains moments, la Terre est plus loin du Soleil, à d’autres plus près. Voir la figure suivante :
On voit que, lorsque la Terre est « en haut », elle est plus loin du Soleil que lorsqu’elle est « en bas ». À première vue, il semble donc logique que, lorsque la Terre est plus loin du Soleil, ce soit l’hiver et, lorsqu’elle est plus près, ce soit l’été. Mais la Terre est le plus loin du Soleil vers le 5 juillet et le plus près vers le 4 janvier – c’est donc exactement l’inverse : lorsque la Terre est le plus loin du Soleil, c’est l’été, et lorsqu’elle en est le plus près, c’est l’hiver.
Nous savons aussi que, quand c’est l’été dans l’hémisphère nord, c’est l’hiver dans l’hémisphère sud, et inversement. Quand il gèle chez nous en France, c’est l’été en Australie. Les saisons ne peuvent donc pas être causées par la distance variable entre la Terre et le Soleil. Si c’était le cas, ce serait l’été sur toute la planète, et pas seulement dans un hémisphère.
De plus, sur la figure, on a l’impression que la distance entre la Terre et le Soleil change de façon spectaculaire, mais en réalité la différence est beaucoup plus petite. Quand la Terre est le plus près du Soleil, la distance est d’environ 147 millions de kilomètres. Quand elle en est le plus loin, elle est d’environ 152 millions de kilomètres. Cela fait une différence d’environ trois pour cent, ce qui n’est pas assez pour provoquer un changement de temps aussi important que celui qu’on observe entre l’été et l’hiver.
Tout est dû à l’axe de la Terre
L’axe de la Terre est une droite imaginaire autour de laquelle notre Terre tourne. Et cet axe est légèrement incliné par rapport au plan imaginaire dans lequel la Terre tourne autour du Soleil. Regarde la figure :
L’axe est représenté par les traits blancs en haut et en bas, et le trait noir qui traverse la Terre marque l’équateur. Celui-ci coupe la Terre en deux hémisphères – le sud et le nord. La flèche en bas indique le sens de rotation de la Terre autour de son axe. On voit que l’axe n’est pas vertical, mais légèrement incliné. Dès cette figure, on peut remarquer que le Soleil éclaire beaucoup plus l’hémisphère sud que l’hémisphère nord. On peut remarquer d’autres choses : le Soleil éclaire le pôle Sud, alors qu’il n’éclaire pas le pôle Nord. Et cet état va durer encore longtemps. Imagine qu’une journée s’est écoulée et que la Terre a donc tourné autour de son axe. Compte tenu de l’orientation de la Terre, le Soleil a éclairé le pôle Sud pendant tout ce temps : là-bas, il ne s’est pas couché du tout ! Et au contraire – au pôle Nord, le Soleil ne s’est pas levé de toute la journée ! Pendant tout ce temps, le Soleil a éclairé une partie beaucoup plus grande de l’hémisphère sud que de l’hémisphère nord – c’est donc l’été dans l’hémisphère sud et l’hiver dans l’hémisphère nord. Cela correspond à ce que nous connaissons : en hiver, les jours sont plus courts qu’en été.
Mais cela n’explique pas encore pourquoi, en hiver, le Soleil est plus « froid » qu’en été. D’accord, en hiver, le Soleil brille moins longtemps, on sait pourquoi – mais pourquoi ne nous chauffe-t-il pas autant qu’en été ? La cause en est, cette fois, l’angle d’incidence des rayons.
Angle d’incidence des rayons du Soleil
Imagine un mur sur lequel des rayons de lumière arrivent perpendiculairement. Et un deuxième mur, de la même longueur, sur lequel arrivent aussi des rayons de lumière, mais pas perpendiculairement – par rapport au premier mur, le deuxième mur est tourné de 45° :
On voit que, bien que les deux murs aient la même longueur et soient exposés à une source de lumière de même intensité, il arrive moins de rayons sur le deuxième mur que sur le premier. Et ce n’est pas tout : les rayons arrivent plus éloignés les uns des autres. Le deuxième mur n’est donc pas aussi bien éclairé que le premier. Il en va de même pour les rayons du Soleil – cela dépend de l’angle sous lequel ils arrivent sur le sol. S’ils arrivent perpendiculairement, il en arrive beaucoup sur le sol, ce que nous ressentons comme de la chaleur. S’ils arrivent sous un angle plus petit, il en arrive moins sur le sol, « plus éloignés les uns des autres », et nous le ressentons comme du froid. La même chose se passe sur la Terre :
Tous les rayons qui arrivent perpendiculairement au sol arrivent dans l’hémisphère sud. Il arrive donc plus de rayons du Soleil par mètre carré dans l’hémisphère sud, ce qui fait qu’il y fait plus chaud que dans l’hémisphère nord, sur lequel les rayons arrivent aussi, mais sous un angle plus petit, et donc en plus petit nombre. C’est aussi pour cela qu’il fait plutôt plus froid au nord de chez nous et plutôt plus chaud au sud. Au nord de chez nous, les rayons du Soleil arrivent sous un angle plus petit et il en arrive donc moins que chez nous.
