Pourquoi la Terre est au plus près du Soleil en plein hiver boréal

La Terre est au plus près du Soleil début janvier. Ce point de l'orbite s'appelle le périhélie, et il tombe en plein hiver pour tout l'hémisphère Nord. Début juillet, à l'aphélie, la Terre est au plus loin, alors que l'Europe, l'Amérique du Nord et presque toute l'Asie sont en été.

La distance ne peut donc pas expliquer la chaleur de l'été. Les saisons viennent de l'inclinaison de l'axe de la Terre, environ 23,44 degrés. La variation de distance n'a qu'un petit effet, surtout visible dans l'hémisphère Sud.

Une confusion très répandue

L'idée paraît logique : plus on s'approche du feu, plus on a chaud. Beaucoup de gens expliquent les saisons de la même façon. Dans le documentaire *A Private Universe*, tourné en 1987 lors d'une remise de diplômes à Harvard, la plupart des diplômés et des enseignants interrogés sur les saisons ont donné une version de l'explication par la distance.

Deux faits simples la contredisent. D'abord, le calendrier ne colle pas pour le Nord, comme on vient de le voir. Ensuite, les deux hémisphères vivent des saisons opposées au même moment. Quand c'est l'été en France, c'est l'hiver en Argentine, et pourtant les deux pays sont à la même distance du Soleil.

Une variation de distance très faible

L'orbite de la Terre est une ellipse, mais de justesse. Au périhélie, la Terre se trouve à environ 147,1 millions de kilomètres du Soleil. À l'aphélie, à environ 152,1 millions. L'écart dépasse à peine 3 %.

Comme la lumière du Soleil se dilue avec la distance, le haut de l'atmosphère reçoit en janvier environ 7 % de lumière de plus qu'en juillet. Les dates, les heures et les chiffres sont dans notre article sur le périhélie et l'aphélie.

7 %, ce n'est pas rien. Mais en un lieu donné, l'inclinaison fait varier la lumière qui atteint le sol bien davantage.

Ce que fait l'inclinaison

Pendant que la Terre tourne autour du Soleil, son axe garde la même direction dans l'espace. En juin, l'hémisphère Nord penche vers le Soleil. En décembre, il penche dans l'autre sens. C'est l'inverse pour l'hémisphère Sud.

Cette inclinaison change d'abord la hauteur du Soleil dans le ciel. Quand le Soleil est haut, sa lumière frappe le sol presque à la verticale et se concentre sur une petite surface. Quand il est bas, le même faisceau s'étale sur une surface bien plus grande, comme une lampe de poche tenue en biais. La lumière rasante traverse aussi plus d'air avant de vous parvenir.

Elle change aussi la durée du jour. En été, le Soleil reste au-dessus de l'horizon bien plus longtemps : le sol a plus de temps pour se réchauffer et une nuit plus courte pour se refroidir.

Le tableau compare Rome et Sydney aux deux solstices. La dernière colonne indique la quantité de lumière solaire reçue en une journée par un mètre carré de sol plat, mesurée au-dessus de l'atmosphère pour que les nuages et la brume n'interviennent pas.

En juin, Rome est environ 3 % plus loin du Soleil qu'en décembre, et elle reçoit pourtant plus de trois fois plus de lumière par jour. C'est l'effet de l'inclinaison. Sydney suit le même schéma, décalé de six mois.

Vu de l'espace

La sonde DSCOVR de la NASA photographie toute la face éclairée de la Terre depuis environ 1,5 million de kilomètres. En comparant ses images de juin et de décembre, on voit l'inclinaison directement. Autour du solstice de juin, l'Arctique est en plein soleil et l'Antarctique est hors de vue. En décembre, c'est l'inverse.

NASA EPIC Team · 2024-06-20 / 2024-12-21

La distance compte-t-elle un peu ?

Un peu. L'hémisphère Sud a son été près du périhélie, donc sa lumière estivale est légèrement plus forte que celle du Nord. En Nouvelle-Zélande, par exemple, le Soleil plus proche ajoute environ 7 % aux niveaux d'UV en été par rapport à des sites du Nord à la même latitude. Un air plus pur et moins d'ozone en été y ajoutent encore.

Les étés australs ne sont pas plus chauds pour autant. D'abord parce que la Terre va plus vite quand elle est près du Soleil. La moitié chaude de l'année dans l'hémisphère Sud, de l'équinoxe de septembre à celui de mars, dure environ 179 jours. Celle du Nord dure environ 186 jours. Sur chaque demi-année, le temps plus court passé près du Soleil compense exactement la lumière plus forte, et les deux hémisphères reçoivent le même total.

Ensuite parce que l'hémisphère Sud est surtout couvert d'océans. L'eau se réchauffe et se refroidit lentement, ce qui garde les étés australs doux. Les grandes masses continentales du Nord, elles, chauffent vite en juillet. C'est pourquoi la Terre dans son ensemble est plus chaude de quelques degrés en juillet, à l'aphélie, qu'en janvier.

Ce ne sera pas toujours le cas

Que le périhélie tombe en janvier est une coïncidence de notre époque. La direction de l'axe terrestre oscille lentement et l'orbite elle-même tourne, si bien que la date du périhélie se déplace dans le calendrier. Vers l'an 1250, il tombait près du solstice de décembre. Dans environ 10 000 ans, il tombera pendant l'été boréal, et le Nord sera alors au plus près du Soleil en juin.

Même alors, c'est l'inclinaison qui décidera quels mois sont l'été. La distance rendra seulement les étés du Nord un peu plus forts et ceux du Sud un peu plus faibles.

Sources et guides associés

• L'US Naval Observatory publie les dates du périhélie, de l'aphélie, des équinoxes et des solstices (en anglais).
• NASA Space Place explique l'origine des saisons (en anglais).
• L'archive EPIC de la NASA propose chaque jour des photos de la Terre entière prises par la sonde DSCOVR.
• Le NIWA explique pourquoi les UV sont si forts en Nouvelle-Zélande (en anglais), y compris l'effet du Soleil plus proche.
• Le Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics présente *A Private Universe* (en anglais).
• Guides SolarWatch associés : périhélie et aphélie et combien de lumière vous gagnez chaque jour.

À voir dans SolarWatch

La tuile Saisons indique la date du prochain équinoxe et du prochain solstice. La tuile Lumière du jour montre combien de temps le Soleil reste levé aujourd'hui là où vous êtes, et la Vue annuelle montre comment le lever, le coucher et la durée du jour évoluent sur l'année. Ces courbes suivent l'inclinaison de l'axe terrestre. La distance au Soleil y est à peine visible.