Pourquoi la Terre est la plus proche du Soleil au cœur de l’hiver

C’est l’hiver dans l’hémisphère nord et nous sommes au point le plus proche du Soleil. Le plus proche ? Oui, vous avez bien lu. Le plus proche. Pour les habitants du Nord, le solstice d’hiver vient de passer. Mais en vérité, le 3 janvier 2007, la Terre atteint le périhélie, son point le plus proche du Soleil dans son orbite annuelle autour de notre étoile.

A première vue, cela n’a aucun sens. Si la Terre est au plus près du Soleil en janvier, ne devrait-on pas être en été ? Peut-être, si vous vivez dans l’hémisphère sud. Alors qu’est-ce que cela signifie ?

L’orbite de la Terre n’est pas un cercle parfait. Elle est elliptique, ou légèrement ovale. Cela signifie qu’il y a un point de l’orbite où la Terre est la plus proche du Soleil, et un autre où la Terre est la plus éloignée du Soleil. Le point le plus proche se situe début janvier, et le point le plus éloigné se situe début juillet (7 juillet 2007). Si ce mécanisme est à l’origine des saisons, il est logique pour l’hémisphère sud. Mais, comme explication pour l’hémisphère nord, il échoue lamentablement.

En fait, l’orbite elliptique de la Terre n’a rien à voir avec les saisons. La raison des saisons a été expliquée dans la chronique du mois dernier, et elle a à voir avec l’inclinaison de l’axe de la Terre. Mais notre orbite non circulaire a un effet observable. Elle produit, de concert avec notre axe incliné, l’analemme.

Si vous tracez la position du Soleil à midi dans le ciel sur une période d’un an, cela produit une forme en huit sur le ciel (figure A). C’est l’analemme. Vous l’avez peut-être déjà vu dessiné sur un globe terrestre. Cette forme résulte de la combinaison de deux choses : l’inclinaison de 23,5° de la Terre sur son axe de rotation et la forme elliptique de l’orbite de la Terre autour du Soleil.

Le point le plus élevé de l’analemme correspond à la position du Soleil à midi au solstice d’été. Le point le plus bas marque le solstice d’hiver. La différence de hauteur du Soleil à midi dans le ciel est causée par l’inclinaison de l’axe de la Terre. Qu’en est-il de la variation de gauche à droite de la courbe de l’analemme ?

C’est là qu’intervient notre orbite elliptique ! Regardez à nouveau la figure A. Remarquez la ligne verticale qui remonte du point sud de l’horizon ? C’est le méridien. Le méridien s’étend tout droit vers le haut et au-dessus du ciel, de plein nord à plein sud.

Si l’orbite de la Terre était un cercle parfait, le Soleil traverserait le méridien à midi tous les jours (en ignorant l’heure d’été). Mais notre orbite a une forme légèrement ovale. En juillet, nous sommes au point le plus éloigné du Soleil, et la Terre se déplace plus lentement que la moyenne sur sa trajectoire. En janvier, nous sommes plus proches du Soleil, et la Terre accélère un peu dans sa progression orbitale. Le résultat de ce changement de vitesse est que le Soleil traverse le méridien un peu plus tôt ou un peu plus tard, selon la position de la Terre sur son orbite. Pour tous les points situés le long de la courbe à gauche du méridien, le Soleil est « lent ». Il traverse le méridien après 12 heures. Pour tous les points situés le long de la courbe à droite du méridien, le soleil est « rapide », il traverse le méridien un peu avant midi.

Les astronomes appellent cela l’équation du temps. Elle est marquée sur de nombreux cadrans solaires. L’équation du temps est définie comme la différence entre le temps solaire vrai (déterminé par la position du Soleil dans le ciel) et le temps solaire moyen (le temps indiqué par votre montre). Ces deux temps peuvent varier de 16 minutes au cours d’une année.

La Terre atteint le périhélie le 3 janvier 2007 (figure C). La distance Terre-Soleil sera alors de 147 093 602 km. L’aphélie, la plus grande distance du Soleil, se produit le 7 juillet 2007, lorsque la distance Terre-Soleil sera de 152 097 053 km.

La différence entre les deux est de 5 003 451 km, (3,3 %), et n’est pas suffisante pour provoquer les saisons. Même si, à cette période de l’année, nous sommes au plus près du Soleil, pour l’hémisphère nord, ce sera toujours l’hiver.

Bon périhélie !

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