Pourquoi y a t il des saisons sur Terre?

        Chez nous (hémisphère nord), il fait froid en hiver et chaud en été... Une banalité? Pas si sûr. La cause des saisons n'est pas forcément instantanée à découvrir. Ce qui est certain, c'est que les saisons ne sont pas une simple invention arbitraire humaine. Les saisons de notre planète existaient bien avant l'apparition de notre espèce, elles ont été pour nous, un moyen bien commode de repérage dans le temps: donner rendez-vous à sa petite amie lors du coucher du Soleil le plus au Nord (au solstice d'été) possèdait plus de charme et était tout aussi précis que de l'inviter le 21 juin 21h30 pour une mousse-partie...

        La première raison tentante est de l'expliquer par la plus ou moins grande proximité de la Terre au Soleil. Et oui, à force de s'entendre dire que l'orbite de la Terre est une ellipse, on finit par l'imaginer aplatie comme un oeuf de lézard (je vous laisse chercher sur Internet la forme que ça peut avoir...). En fait, sans nier l'ellipticité, on peut observer que la Terre est au plus près du Soleil le 3 janvier. Hum... pas terrible comme journée torride. Donc, notre orbite n'est pas du tout assez aplatie. Aaaah... on serait sur Mars, ou pire encore, sur une comète, là, je ne dis pas, mais sur notre caillou à nous, il faut trouver autre chose...

        Le mot clef est "Inclinaison de l'axe de rotation de la Terre par rapport au plan de son orbite" (un seul mot j'ai dit...) Bon, un petit dessin?

Ca, c'est le schéma traditionnel. Il a le mérite d'indiquer l'orientation constante de notre axe de rotation, toujours pointé vers l'étoile Polaire, malgré la révolution de la Terre autour du Soleil (qui s'effectue en 365,25 jours...)

        Si on le simplifie un peu en ne retenant que les positions de Solstice, il devient:

Ici, c'est l'été. L'hémisphère nord est incliné en direction du Soleil.	Là, c'est l'Hiver dans l'hémisphère nord. Et l'été dans celui du sud...

        Voyons maintenant ce que reçoit comme énergie solaire, une contrée d'environ 50° de latitude nord:

	En été, une surface de sol reçoit une certaine quantité d'énergie par seconde
	En hiver, la même surface, à la même heure solaire, en reçoit une bien plus faible, car la surface s'est beaucoup inclinée par rapport à la direction d'arrivée des rayons solaires.

            Ceci peut se vérifier concrètement de plusieurs façons: Remarquez par exemple qu'en été, le Soleil est plus haut dans le ciel vers midi solaire (vers 14h) que l'hiver (vers 13h). Les ombres sont notablement plus courtes l'été que l'hiver. Vous pouvez aussi mesurer l'élévation de la température d'un bidon d'huile peint en noir, couché au sol, aux deux saisons extrêmes. Vous verrez qu'à une saison que je vous laisse deviner, la vitesse d'augmentation de température est plus importante qu'à l'autre... Si par contre, le bidon est bien positionné face aux rayons solaires, l'écart sera moins important entre l'été et l'hiver: cette fois, la différence restante provient du fait qu'un peu d'énergie est perdue dans la haute atmosphère de la Terre à cause d'une plus grande quantité de rayons réfléchis en hiver, et aussi parce que l'air froid autour du bidon le refroidira plus efficacement que l'air estival. Il est noter aussi qu'un cadran solaire judicieusement construit permet de voir passer les saisons aussi bien que les heures du jour...

            La deuxième conséquence de l'inclinaison de l'axe de rotation terrestre, est que la durée du jour l'emporte sur celle de la nuit en été. Vous pouvez bien sûr le constater réellement par vous-même, mais aussi en regardant sur le schéma ci-dessous, où vous observerez que la longueur de parallèle exposée au jour est plus grande que la partie nocturne. Ainsi, le Soleil dispose de plus de temps en été pour nous réchauffer...

-Vue de ce côté, la Terre tourne dans le sens de la flêche rouge. On y voit clairement les durées inégales des jours (en bleu) et des nuits (en noir). Sauf à l'équateur, où les durées sont identiques toute l'année. Ce qui explique les faibles écarts saisonniers constatés dans ces régions...

-On y remarque aussi ces régions spéciales qui peuvent n'avoir qu'un jour et pas de nuit (ou l'inverse), situées au-delà des cercles polaires. Même si seules les régions confinées près des pôles "bénéficient" d'un jour de 6 mois, qui suit une nuit toute aussi longue...

            Comme on l'a vu, la Terre est au périhélie (point de son orbite le plus proche du Soleil) début janvier. mais ce n'est pas toujours ainsi. L'axe de rotation terrestre tournoie sur lui-même, comme le fait l'axe d'une toupie. C'est la précession des équinoxes. Un tour complet se fait en 26000 ans. Donc, dans environ 13000 ans, la Terre sera au périhélie en été. L'effet de proximité s'additionnera avec l'effet d'inclinaison. Est-ce à dire que les écarts saisonniers s'accentuerons? C'est à voir, puisque bien sûr, on a le contraire pour l'hémisphère sud, cela devrait se compenser?... Mais la répartition des continents n'est pas la même au nord et au sud... Ainsi, il est bel et bien possible que certains cycles glaciaires puissent s'expliquer par cette précession, aidée par les variations de l'orbite terrestre. On cherche encore...

Pour finir, un petit tour sur les saisons ailleurs dans le système solaire. Vous avez compris que l'inclinaison de l'axe de rotation de la planète joue un rôle majeur. Ainsi, Mars, par exemple, possède une inclinaison comparable à celle de la Terre, mais possède des saions deux fois plus longues que sur Terre, parce que son orbite est plus longue et que Mars tourne moins vite autour du Soleil.

Uranus, elle, a son axe de rotation presque couché sur son plan orbital. Ses saisons sont donc très marquées. Même si sa très grande distance au Soleil ne doit pas provoquer d'énormes écarts de température, c'est tout un hémisphère qui se trouve plongé dans l'obscurité pendant un bon quart de l'année Uranienne: une vingtaine d'années terrestres... Ca doit paraître long...

Saturne donne des images particulièrement saisissantes du passage des saisons: son anneau marque nettement le plan équatorial de la planète, on voit donc bien quand le Soleil est dans son plan équatorial (les équinoxes):

-Vous devinerez ici un quasi équinoxe tout en haut, et un quasi solstice en bas...

-Voici un équinoxe saturnien comme on ne le verra jamais depuis la Terre. La sonde Cassini, elle, dispose d'un point de vue imprenable depuis son orbite autour du Seigneur des Anneaux. Le Soleil est exactement dans le plan des anneaux, qui paraissent alors étonnament sombres: tous les blocs qui les constituent se faisant de l'ombre les uns les autres... L'ombre de l'anneau est réduite à une trainée d'une extrême finnesse...

Comment ça "y'a plus de saisons..."?? elles ont encore de beaux jours devant elles...