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Changements de saisons et équinoxes démystifiés

Le 22 septembre à 14 h 21 TU (temps universel), l'automne est arrivé! Le 22? Quand on était écolier, on nous apprenait, pour simplifier les choses, que les saisons changeaient le 21 tous les trois mois. Mais ce n'est pas vrai. Explications.

Ève Christian

  Un texte de Ève Christian

Transportons-nous dans l'espace

Tout en tournant sur elle-même en 24 heures, notre planète se déplace autour du Soleil. C'est ce qui génère les jours et les nuits.

Les saisons, elles, correspondent à une portion de l'espace de cette révolution autour du Soleil qui n'est pas circulaire, mais elliptique. Le Soleil n'étant pas au centre, la Terre est à la plus courte distance (périhélie) le 3 janvier, en plein hiver; et le 3 juillet, en plein été, elle est le plus loin (aphélie). Pas logique, dites-vous?

La Terre tourne autour du Soleil, un peu penchée, sur un axe incliné de 23,5 degrés. Donc, à certains moments de l'année, différentes parties de la planète profitent de la chaleur en plus ou moins grande quantité selon qu'elles sont penchées ou non vers le Soleil. C'est l'alternance des saisons qui se produit pour les régions tempérées.

Pour celles situées entre les tropiques, le Soleil étant perpendiculaire à l'équateur presque toute l'année, la différence de température annuelle n'est pas très marquée. C'est pourquoi c'est l'hiver dans l'hémisphère nord, même si la Terre est près du Soleil, car ses rayons ne tombent pas perpendiculairement sur cette région.

Le moment précis du changement de saisons

Quand l'hémisphère nord de la planète commence à s'incliner vers le Soleil, graduellement les jours allongent, et précisément au moment où il culmine dans le ciel, arrive le solstice d'été. Quand cet hémisphère penche de l'autre côté, c'est alors l'arrivée du solstice d'hiver, toujours dans l'hémisphère nord et des jours les plus courts de l'année.

À deux moments entre ces solstices, on retrouve les équinoxes de printemps et d'automne. Si vous étiez dans un bateau, sur l'océan Atlantique juste à l'est du Brésil, précisément au moment des équinoxes, le Soleil de midi serait directement au-dessus de votre tête. Ces jours-là, il se lève franc est et se couche franc ouest après une course dans le ciel d'exactement 12 heures.

La date et l'heure précises du début d'une saison correspondent à un point astronomique dans le temps et l'espace sur l'orbite terrestre. Par exemple, l'équinoxe d'automne, la saison qui nous intéresse aujourd'hui, se produit le 22 septembre à 14 h 21 en temps universel.

22 septembre?

Eh bien oui. Cet équinoxe peut avoir lieu les 21, 22, 23 ou 24 septembre, mais beaucoup plus souvent les 22 ou 23. Depuis l'instauration du calendrier grégorien en 1582, jamais l'automne n'est arrivé le 21 septembre. Ça se produira pour la première fois en 2092, puis en 2096 et à nouveau en 2464. Seulement trois fois en presque un millénaire. Les dates changent ainsi pour deux raisons.

D'abord, notre calendrier grégorien n'est pas parfait. La Terre prend environ 365 jours et quart pour compléter son tour du Soleil; donc les points astronomiques de l'arrivée des saisons sur son orbite se décalent, se produisant presque six heures plus tard d'une année à l'autre.

Mais tous les quatre ans, une journée est ajoutée en février pour replacer les saisons aux bons endroits afin de conserver le calendrier civil synchronisé avec le calendrier solaire. Sauf que...

Ce décalage bissextil compense légèrement la différence entre l'année civile et l'année solaire : au bout de 70 ans, les équinoxes se produisent une journée plus tôt. Une autre mise au point est donc faite : on enlève le bissexte toutes les années divisibles par 100, mais pas par 400.

L'autre raison est l'axe d'inclinaison de la Terre qui oscille comme une toupie qui vacille avant de s'effondrer; c'est la précession. À cause d'elle, le moment précis où le Soleil est au zénith change d'endroit sur l'équateur.

Terre

(Photo : Wikipedia/NASA, Mysid)

Équinoxe = nuit et jour de même durée

Équinoxe provient du latin æquinoctium, d'æquus (égal) et de nox, noctis (nuit). Donc, étymologiquement, la durée de la nuit et celle du jour doivent être de 12 heures chacune ce jour-là. Mais ce n'est pas le cas, et ce, pour deux raisons.

D'abord, le Soleil ne nous apparaît pas comme un point, telles les étoiles, mais plutôt comme un disque. Les éphémérides définissent ses heures de lever et de coucher quand la partie supérieure du cercle solaire apparaît à l'horizon est le matin, et quand elle disparaît à l'horizon ouest le soir. En raison de son diamètre, la durée de la clarté du jour gagne deux ou trois minutes.

Ensuite, il y a l'effet lentille de l'atmosphère terrestre. Elle dévie le Soleil vers le haut d'environ 0,5 degré de sa position géométrique réelle quand il est près de l'horizon, ce qui avance de trois ou quatre minutes son lever et retarde d'autant de minutes son coucher. Ce n'est pas précis, car la réfraction atmosphérique varie selon les conditions : elle sera amplifiée lors de températures basses et de pressions atmosphériques et d'humidités élevées.

Pour bien conceptualiser, amusons-nous avec les éphémérides entourant l'équinoxe d'automne pour Montréal (c'est le même principe dans toutes les villes).

On constate donc que la date à laquelle nuit et jour sont d'égale durée (à +/- 1 minute) survient trois jours (parfois deux, selon les endroits) après l'équinoxe en septembre. Inversement, en mars, les durées égales de jour et nuit se produiront deux ou trois jours avant l'équinoxe de printemps.

Durée des saisons

Les saisons n'ont pas toutes la même durée. L'orbite terrestre est elliptique et, puisque le Soleil n'est pas au centre, la Terre ne se déplace pas à vitesse constante. Pendant l'hiver, alors qu'elle est plus près du Soleil, son déplacement est plus rapide qu'à l'été, où elle est plus éloignée. C'est ce qui régit la longueur des saisons qui varie entre 89 et 93 jours.

À votre avis, laquelle est la plus longue? Malgré ce que bien des gens pensent, ce n'est pas l'hiver! L'été dure le plus longtemps, suivi du printemps et de l'automne.
Notre hiver est la plus courte saison. Encourageant, non?

 

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