Pourquoi le jour est-il plus long en été ?

Lorsque la déclinaison du Soleil est du même signe que la latitude de l’observateur, l’arc diurne du Soleil est plus long. Le graphique de la hauteur à midi montre le point le plus haut ; le lever et le coucher exacts demandent encore l’angle horaire et la latitude.

Pourquoi la déclinaison du Soleil n’est-elle pas une sinusoïde parfaite ?

Le modèle prend une sinusoïde par simplicité — c’est une bonne approximation. En réalité la Terre va plus vite au périhélie (deuxième loi de Kepler), et les saisons sont un peu inégales. Le trajet annuel plus précis du Soleil donne l’analemme — un huit sur le ciel.

Peut-on trouver la hauteur du Soleil à midi pour sa ville ?

Oui, avec des réserves : la latitude est positive vers le nord et négative vers le sud, et la formule de déclinaison est une moyenne. Pour une date précise, mieux vaut la déclinaison astronomique ; pour la tendance saisonnière, l’estimation suffit.

Saisons et inclinaison de l’axe

L’axe de la Terre est incliné d’environ 23,4° sur la perpendiculaire à l’écliptique. Déclinaison du Soleil selon le jour de l’année et hauteur du Soleil à midi à une latitude donnée.

À propos du modèle

L’alternance des saisons tient à l’inclinaison de l’axe de la Terre, et non à la variation de la distance au Soleil. L’axe fait un angle d’environ 23,4° avec la perpendiculaire à l’écliptique et garde une direction fixe dans l’espace. De ce fait, la latitude où le Soleil est au zénith à midi (point subsolaire) se déplace au cours de l’année entre les tropiques. Dans le modèle simplifié, la déclinaison du Soleil vaut δ ≈ 23,4° · sin(360° · (jour − 80) / 365,25). La hauteur du Soleil au midi vrai, à la latitude φ : h = 90° − |φ − δ|. L’orbite est prise circulaire ; la réfraction et le diamètre apparent du disque ne sont pas pris en compte. Les curseurs du jour de l’année et de la latitude montrent comment varient la déclinaison et la hauteur méridienne — et avec elles le flux reçu et la durée du jour.

Public : Cours d’astronomie d’introduction : causes des saisons. Latitude, déclinaison et hauteur du Soleil à midi.

Notions clés

inclinaison de l’axe
écliptique
déclinaison du Soleil
hauteur du Soleil
point subsolaire
tropique du Cancer
tropique du Capricorne
équinoxe

Comment ça marche

Sur le schéma, la Terre avec son axe incliné et la position du Soleil selon le jour de l’année. La déclinaison δ est une sinusoïde d’amplitude 23,4° ; la hauteur à midi à la latitude φ se calcule par la formule du méridien. On voit que les saisons sont fixées par la hauteur du Soleil et la durée du jour, et non par la distance Terre–Soleil.

Questions fréquentes

Pourquoi est-ce l’hiver en janvier dans l’hémisphère Nord, alors que la Terre est plus proche du Soleil ?: La variation de distance due à l’excentricité de l’orbite est faible devant l’effet de l’inclinaison de l’axe. Les saisons sont fixées par la hauteur du Soleil et la durée du jour. En janvier, l’hémisphère Nord est incliné à l’opposé du Soleil : hauteur faible, jours courts — malgré le périhélie.
Pourquoi le jour est-il plus long en été ?: Lorsque la déclinaison du Soleil est du même signe que la latitude de l’observateur, l’arc diurne du Soleil est plus long. Le graphique de la hauteur à midi montre le point le plus haut ; le lever et le coucher exacts demandent encore l’angle horaire et la latitude.
Pourquoi la déclinaison du Soleil n’est-elle pas une sinusoïde parfaite ?: Le modèle prend une sinusoïde par simplicité — c’est une bonne approximation. En réalité la Terre va plus vite au périhélie (deuxième loi de Kepler), et les saisons sont un peu inégales. Le trajet annuel plus précis du Soleil donne l’analemme — un huit sur le ciel.
Peut-on trouver la hauteur du Soleil à midi pour sa ville ?: Oui, avec des réserves : la latitude est positive vers le nord et négative vers le sud, et la formule de déclinaison est une moyenne. Pour une date précise, mieux vaut la déclinaison astronomique ; pour la tendance saisonnière, l’estimation suffit.

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