21 Décembre 2016

[Comprendre] 21 décembre : 1er jour de l’hiver

A l’approche de Noël, le froid s’installe durablement dans l’hémisphère nord. Mais au fait, pour quelle raisons ?

L’axe de rotation de la Terre

Sortir du lit devient un calvaire ? Les arbres, dehors, font grise-mine ? Le Soleil se couche à 17h ? Ne cherchez plus… C’est l’hiver ! Il frappe l’hémisphère nord tous les ans aux alentours du  21 décembre. Mais pourquoi donc les températures sont-elles si basses tout à coup ?

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Inclinaisons axiales des planètes du Système solaire. Crédits : CNES.

La trajectoire de la Terre autour du Soleil est une ellipse quasi-circulaire. Du 21 décembre au 20 mars, l’hémisphère nord sera moins éclairé que l’hémisphère sud, il recevra moins d’énergie solaire et donc moins de chaleur. Mais pourquoi cela ? A cause de l’axe de rotation de la Terre qui est légèrement incliné : 23,26° pour être exact. Entre le 21 juin et le 22 septembre, c’est le phénomène inverse qui va se produire : l’hémisphère nord reçevra plus d’énergie solaire toujours à cause de l’inclinaison de l’axe de rotation qui favorisera cette partie du globe. Ce sera donc l’été en Europe et l’hiver en Australie. En fait, si l’axe de rotation de la Terre était parfaitement "droit", c'est-à-dire perpendiculaire à son plan orbital, il n’y aurait pas de saisons.

Mais existe-t-il des saisons sur les autres planètes du Système solaire ?



Enneigement de l'Amérique du Nord en février 2002. Crédits : Cindy Starr, NASA GSFC Science Visualizations Studio, based upon images and data courtesy MODIS Snow and Ice Science Team.

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Trajectoire de la Terre autour du Soleil sur une année et variation du flux solaire incident. Crédits : 2000 Pierre Seille, INSA Lyon.

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L'hiver dans l'hémisphère nord représenté à partir des données de l'instrument MODIS de la NASA. Crédits : NASA/MODIS.

Une journée de 5800h…

"L’axe de rotation de Mars est aussi incliné que celui de la Terre, un peu plus de 25°, précise Francis Rocard, responsable des programmes d’exploration du Système solaire au CNES. Sur Mars, les saisons ressemblent à ce qui se passe sur Terre. Par contre, l’orbite de Mars autour du Soleil est bien plus elliptique que celle de la Terre, ce qui fait que les hivers sont beaucoup plus longs et plus froids dans l’hémisphère sud que dans l’hémisphère nord. Globalement, les effets saisonniers sont plus accentués au sud qu’au nord sur Mars."

Sur Vénus, par contre, les saisons n’existent pas. La planète est la seule du Système solaire à tourner sur elle-même dans le sens des aiguilles d’une montre mais son axe de rotation est quasi perpendiculaire à son plan orbital. Sur Vénus, c’est toujours l’été, un véritable sauna particulièrement toxique dans une atmosphère dense à base de dioxyde de carbone et d’azote sans parler de ses journées interminables qui durent plus de… 5800h ! Il ne fait pas bon vivre sur Vénus.

Qu’en est-il alors des géantes gazeuses Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune ?

Uranus est quasiment couchée sur son orbite avec un axe de rotation incliné à près de 98°

"La plus remarquable à ce niveau-là, c’est sans conteste la planète Uranus, souligne Francis Rocard. Elle est quasiment couchée sur son orbite avec un axe de rotation incliné à près de 98°. L'hiver dure plus de 21 ans sur Uranus avec une absence d'alternance jour/nuit !". La saison froide n’est donc pas une particularité de la planète Terre. Les températures les plus basses nous permettent cependant de survivre sans problèmes alors qu’ailleurs c’est impossible aujourd’hui. Sur Mars, la planète la plus "habitable" du Système solaire, les températures peuvent chuter jusqu’à -133°C en hiver. Seul un scaphandre d’astronaute pourrait permettre de survivre dans de telles conditions. Mais ça, c’est une autre histoire…

25° Axe de rotation de Mars

L'axe de rotation de Mars est incliné de 25° par rapport à son plan orbital. La planète rouge tourne sur elle-même dans le sens inverse des aiguilles d'une montre tout comme la Terre.



La planète Vénus. Crédits : Magellan Project/NASA/JPL.

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