Les quatre saisons

Ce ne sont pas les concertos des "quatre saisons" de Vivaldi mais les quatre périodes de l'année: l'automne, l'hiver, le printemps et l'été, dont je vais vous parler. J'ai remarqué, à ma grande surprise, que lorsque nous sommes le plus près du Soleil il fait le plus froid et lorsque nous en sommes le plus éloignés il fait le plus chaud. Incroyable mais vrai ! Je vais vous expliquer pourquoi.

Un curieux paradoxe

Voici une figure représentant le mouvement de la Terre autour du Soleil lorsque l'on est dans l'hémisphère Nord.

L'orbite de la Terre est presque un cercle. La Terre, comme toutes les planètes, décrit une ellipse dont le Soleil est l'un des foyers (c'est la première loi de Képler), dans le sens de la flèche rouge.

Le périhélie est la position de la Terre la plus proche du Soleil.

L'aphélie est celle qui est la plus éloignée du Soleil.

On constate que du solstice d'hiver à l'équinoxe de printemps la Terre est le plus près du Soleil et c'est l'hiver, du solstice d'été à l'équinoxe d'automne la Terre est la plus éloignée du Soleil et c'est l'été.

Lorsqu'on est plus près du Soleil on pourrait penser que l'on se réchaufferait davantage or c'est l'hiver et lorsqu'on s'éloigne du Soleil il ferait plus froid or c'est le contraire, c'est l'été!!

Comment expliquer ce paradoxe?

L'inclinaison de l'axe du monde
L'axe du monde, c'est-à-dire l'axe de rotation de la Terre sur elle-même passant par le pôle Nord et le pôle Sud, n'est pas perpendiculaire au plan de l'orbite terrestre. C'est son inclinaison qui crée les saisons.

Des environs du 21 Septembre aux environs du 20 Mars :

Le pôle Nord est dans l'ombre. Au voisinage de ce pôle, dans la calotte boréale limitée par le cercle arctique, c'est la nuit complète une partie de l'année.

Dans l'hémisphère Nord, les rayons sont inclinés, le Soleil n'est pas très haut, les jours sont plus courts que les nuits: c'est l'automne puis l'hiver.

Dans l'hémisphère Sud, les rayons du Soleil frappent "en pleine face", le  Soleil est plus haut, les jours sont plus longs que les nuits: c'est le printemps puis l'été.

Des environs du 20 Mars aux environs du 21 Septembre suivant :

Le pôle Nord est éclairé. Au voisinage de ce pôle, dans la calotte boréale, il fait jour une partie de l'année  et l'on peut contempler le magnifique Soleil de minuit!

Dans l'hémisphère Nord, c'est le printemps puis l'été définis comme précédemment.

Dans l'hémisphère Sud, c'est l'automne puis l'hiver définis comme précédemment.

Les inégalités des saisons 
Reprenons la première figure donnant la durée des saisons dans l'hémisphère Nord au cours d'une année. On lit:
   
     durée de l'automne: 89j 21h
     durée de l'hiver :      89j
     durée du printemps: 92j 18h
     durée de l'été:           93j 15h

Ces durées inégales des saisons s'expliquent par la 2ème loi de Képler (la loi des aires) : les durées des saisons sont proportionnelles aux aires balayées par le rayon ST (Soleil-Terre). Cela signifie que le rapport (durée / aire) reste toujours le même, plus l'aire est grande, plus la durée est longue.

Si la distance Soleil-Terre n'intervient pas dans la formation des saisons, elle intervient dans la durée des saisons : l'hiver est la plus courte saison parce que l'aire balayée par le rayon ST est la plus petite car la distance Soleil-Terre est la plus petite. Au contraire, l'été est la plus longue saison parce que l'aire balayée par le rayon ST est la plus grande car la distance Soleil-Terre est la plus grande.

Conclusion
Périhélie, Aphélie, voilà de bien jolis noms ! Est-ce que vous les connaissiez ?

J'ai parlé du réchauffement de notre planète par le Soleil, mais je n'ai rien dit de son réchauffement par les gaz à effet de serre ni de son réchauffement périodique au cours des siècles. Ceci est une autre histoire !