Pourquoi est-ce que le jour de Noël, les parisiens n'ont droit qu'à 8 heures de soleil sur un total de 24 heures, alors que les suédois peuvent admirer le soleil pendant 17 heures d'affilée ce même jour ?
"Un jour" représente le temps que prend la Terre pour effectuer une rotation complète sur elle-même, c'est-à-dire 24 heures durant laquelle nous assistons, dans les cas les plus communs, à une alternance clarté/obscurité.
Mais "le jour" représente la période, sur 24 heures, où la lumière du soleil va apporter de la clarté sur un lieu donné de la Terre, soit l'intervalle de temps compris entre le lever du soleil et le coucher du soleil.
Jusque-là, tout le monde est d'accord. Seulement, ça se complique. Parce que cette durée du jour varie selon la période de l'année, mais aussi l'endroit géographique d'un lieu sur Terre.
L'écliptique est le grand cercle invisible autour du Soleil, ou le plan de l'orbite de la Terre autour du Soleil, dont la Terre suit la trajectoire sur une année, soit 365 jours (366 tous les quatre ans).
L'axe de rotation de la Terre (axe Nord-Sud) représente une droite imaginaire passant par le centre de la Terre. Il se croise avec le pôle Nord et le pôle Sud et n'est pas perpendiculaire au plan de l'écliptique mais incliné d'un peu plus de 23 degrés (plus précisément 23°26'). Ce phénomène s'appelle inclinaison de l'écliptique sur le plan de l'équateur, ou inclinaison de l'axe de rotation de la Terre.
C'est pour cette raison que le Soleil ne réchauffe pas le sud et le nord de la planète de façon égale et simultanée. En d'autres termes, c'est pourquoi les saisons existent, et pourquoi elles sont inversées suivant que l'on se trouve dans l'hémisphère sud ou nord.
En effet, lorsque c'est l'hiver dans l'hémisphère sud, c'est l'été dans l'hémisphère nord, et inversement.
Si on vit dans l'hémisphère nord, pendant la période plus réchauffée, du 20 mars au 23 septembre, les jours sont plus longs, et durent plus de 12 heures. Pendant la période plus fraîche, les six autres mois de l'année, ils sont plus courts, et durent moins de 12 heures.
C'est le contraire dans l'hémisphère sud puisque là, les jours sont plus longs en hiver et plus courts en été.
Dans l'hémisphère nord, en hiver, le Soleil est très bas dans le ciel à midi, et c'est pourquoi il disparaît rapidement derrière l'horizon. Au printemps, toujours à midi, il se trouve vers le milieu du ciel. Et en été, il se trouve très haut dans le ciel, au-dessus de nos têtes.
L'hémisphère nord comprend toute la partie située entre le milieu de la planète et le pôle Nord. On parle des deux tiers des terres émergées de notre planète.
Les pays concernés sont tous les pays d'Europe, la Russie, le Moyen-Orient, l'Asie, toute la moitié nord de l'Afrique, le Canada, les États-Unis, l'Amérique centrale et le haut de l'Amérique du Sud.
L'hémisphère sud comprend toute la partie située entre le milieu de la planète et le pôle Sud.
Donc presque toute l'Amérique du sud, l'Océanie, et tous les pays de la moitié sud de l'Afrique.
Exemples avec quelques pays, le 20 août 2018, en plein été :
Dans l'hémisphère nord :
À Glasgow, en Écosse, il a fait jour pendant 14 heures et 43 minutes, soit plus de 12 heures.
À Venise, en Italie, il a fait 13 heures et 52 minutes de clarté, soit plus de 12 heures.
À Kaboul, en Afghanistan, la lumière du jour était présente durant 13 heures et 17 minutes, soit plus de 12 heures.
Et le soleil a éclairé Port-au-Prince, en Haïti, durant 12 heures et 40 minutes, soit plus de 12 heures.
Dans l'hémisphère sud :
À Antananarivo, à Madagascar, la durée du jour était de 11 heures et 33 minutes, soit moins de 12 heures.
À Sydney, en Australie, il a fait jour pendant 11 heures de temps, soit moins de 12 heures.
À Buenos Aires, en Argentine, la lumière du jour a duré 10 heures et 59 minutes, soit moins de 12 heures.
Et à Stanley, aux Îles Falkland, il a fait 10 heures et 2 minutes de soleil, soit moins de 12 heures.
Et c'est comme ça pour tous les pays du monde, suivant qu'ils se trouvent dans l'hémisphère nord ou sud.
L'équateur est une ligne horizontale imaginaire tracée autour de la Terre. Elle forme un cercle, et se trouve exactement au milieu de la planète, à mi-chemin entre le pôle nord et le pôle sud.
Des cercles comme l'équateur, il y en a tout plein sur le globe. Ils relient tous les endroits sur Terre qui ont la même latitude et portent le nom de parallèles car ils sont tous parallèles les uns aux autres.
Une latitude est une coordonnée géographique exprimant la position au nord ou au sud d'un point sur Terre. Elle s'exprime en degrés et varie de -90 à +90.
L'équateur, qui forme le plus large de tous les parallèles, avec un périmètre dont la longueur est de 40'075 km, est la latitude de référence. Son degré est de zéro.
Pour les autres parallèles, plus ils s'éloignent de l'équateur, et se rapprochent des pôles, plus leur longueur diminue.
Les latitudes de l'hémisphère nord portent un nombre qui, partant de zéro, augmente graduellement : +1°, +2°, etc... jusqu'au maximum qui est +90°, et qui se situe au sommet de la Terre, au Pôle Nord.
Les latitudes de l'hémisphère sud portent un nombre qui, partant de zéro, diminue graduellement : -1°, -2°, etc... jusqu'au minimum qui est -90°, et qui se situe au pied de la Terre, au Pôle Sud.
Les deux premiers parallèles, à +1 degré et -1 degré de latitude, ne font que 6 km de moins que l'équateur, soit 40'069 km. Les deuxièmes parallèles, à +2°et -2°, font 24 km de moins que l'équateur, soit 40'051 km. Les troisièmes, à +3° et -3°, font 75 km de moins que l'équateur, soit 40'020 km. Les dixièmes, à +10° et -10°, font 605 km de moins que l'équateur, soit 39'470 km.
Le Tropique du Cancer, à +23°, ou plus précisément 23°26' de latitude Nord, et le Tropique du Capricorne, à -23°, ou plus précisément 23°26' de latitude Sud, mesurent 36'788 km de long chacun, ce qui représente 3'287 km de moins que le périmètre de l'équateur.
Le Cercle polaire Arctique, à +66°, ou plus précisément 66°33' de latitude Nord, et le Cercle polaire Antarctique, à -66°, ou plus précisément 66°33' de latitude Sud, font tous deux 24'089 km de moins que la longueur du parallèle de l'équateur, soit 15'986 km.
Cela continue de cette manière jusqu'aux avant-derniers parallèles, les 89èmes, à +89° et -89°, qui ne font que 702 km de long.
Enfin, le Pôle Nord, à +90° (90°N), et le Pôle Sud, à -90° (90°S), n'ont aucune longueur, aucun périmètre. Ils mesurent 0 km de long, puisqu'ils ne représentent qu'un point au sommet et à la base de la Terre, plus précisément le point d'intersection de l'axe de rotation de la Terre.
Il ne faut pas oublier les endroits sur Terre qui ne font partie ni de l'hémisphère sud, ni de l'hémisphère nord. Ils comptent exactement 12 heures de jour et 12 heures de nuit, été comme hiver. Ces endroits se trouvent sur le parallèle de l'équateur, à 0°.
À midi, dans les villes traversées par l'équateur ou proches de lui, le soleil ne se trouve jamais au milieu ou en bas du ciel suivant les différents moments de l'année, comme il en est question dans les deux hémisphères. Au contraire, dans les villes chevauchant l'équateur, tout au long de l'année, lorsque sonne midi, le soleil reste toujours bien haut dans le ciel, à la verticale au-dessus des têtes.
Seuls onze pays sont traversés par le parallèle de l'équateur :
L'Équateur (qui porte le même nom que son parallèle)
La Colombie
Le Brésil
L'îlot de Rolas, à Sao Tomé-et-Principe
Le Gabon
La République du Congo (Congo-Brazzaville)
La République Démocratique du Congo (Congo-Kinshasa)
L'Ouganda
Le Kenya
La Somalie
L'Indonésie
Allons voir ce qui se passe dans deux de ces pays, l'Équateur et le Kenya.
Étant donné que les villes que nous allons observer, et qui chevauchent l'équateur, mesurent quelques kilomètres de superficie, et dépassent, par conséquent, le parallèle de l'équateur au-dessus et au-dessous de celui-ci, il est évident que nous allons observer des décalages de quelques minutes.
Les données qui vont suivre ont été observées en 2018.
Commençons par Quito, en Équateur, sur le continent sud américain, à une latitude moyenne de 0° :
En hiver :
Le 1er janvier, le soleil s'est levé à 6h13 et s'est couché à 18h21. En 24 heures il a donc fait 12 heures et 8 minutes de jour.
Au printemps :
Le 1er avril, le soleil s'est levé à 6h14 et s'est couché à 18h21. En 24 heures il a donc fait 12 heures et 7 minutes de jour.
En été :
Le 1er juillet, le soleil s'est levé à 6h14 et s'est couché à 18h21. En 24 heures il a donc fait 12 heures et 7 minutes de jour.
En automne :
Le 1er octobre, le soleil s'est levé à 6h00 et s'est couché à 18h07. En 24 heures il a donc fait 12 heures et 7 minutes de jour.
Maintenant rendons-nous à Nairobi, au Kenya, sur le continent africain, à une latitude moyenne de 1°S :
En hiver :
Le 1er janvier, le soleil s'est levé à 6h31 et s'est couché à 18h43. En 24 heures il a donc fait 12 heures et 12 minutes de jour.
Au printemps :
Le 1er avril, le soleil s'est levé à 6h34 et s'est couché à 18h40. En 24 heures il a donc fait 12 heures et 6 minutes de jour.
En été :
Le 1er juillet, le soleil s'est levé à 6h36 et s'est couché à 18h39. En 24 heures il a donc fait 12 heures et 3 minutes de jour.
En automne :
Le 1er octobre, le soleil s'est levé à 6h20 et s'est couché à 18h27. En 24 heures il a donc fait 12 heures et 7 minutes de jour.
Pour résumer, les lieux proches de la latitude zéro se comportent de la même façon tout au long de l'année, avec des durées du jour d'une constance inattaquable de 12 heures environ, et avec le soleil qui se lève vers 6h00, et se couche vers 18h00, été comme hiver.
En revanche, plus on va s'éloigner de l'équateur, et plus les durées du jour vont s'enflammer.
Voyons voir avec des villes situées assez haut dans l'hémisphère nord :
À Inari, en Finlande, sur le continent européen, à une latitude moyenne de 68°N :
En hiver :
Le 1er janvier, on observe une nuit polaire. C'est à dire que le soleil ne s'est jamais levé de toute la journée. En somme, il a fait nuit pendant 24 heures d'affilée.
Au printemps :
Le 1er avril, le soleil s'est levé à 6h19 et s'est couché à 20h14. En 24 heures il a donc fait 13 heures et 55 minutes de jour.
En été :
Le 1er juillet était un jour polaire. C'est à dire que le soleil était déjà levé avant minuit, et que 24 heures plus tard, il ne s'est toujours pas couché. En somme, en 24 heures de temps que dure un jour entier, il a fait jour pendant 24 heures.
En automne :
Le 1er octobre, le soleil s'est levé à 7h24 et s'est couché à 18h35. En 24 heures il a donc fait 11 heures et 11 minutes de jour.
À Dawson, au Canada, sur le continent nord américain, à une latitude moyenne de 64°N :
En hiver :
Le 1er octobre, le soleil s'est levé à 11h07 et s'est couché à 15h35. En 24 heures il a donc fait 4 heures et 27 minutes de jour.
Au printemps :
Le 1er avril, le soleil s'est levé à 7h35 et s'est couché à 21h06. En 24 heures il a donc fait 13 heures et 31 minutes de jour.
En été :
Le 1er juillet, le soleil s'est levé à 3h57 et s'est couché à minuit 45 (00h45). En 24 heures il a donc fait 20 heures et 47 minutes de jour.
En automne :
Le 1er octobre, le soleil s'est levé à 8h27 et s'est couché à 19h49. En 24 heures il a donc fait 11 heures et 22 minutes de jour.
Nous pouvons voir que seuls quelques petits degrés entre les latitudes peuvent engendrer de grandes différences de comportement jour/nuit. Dans la ville de Dawson, située à +64°, les jours sont certes très longs en été et très courts en hiver, mais les jours polaires et les nuits polaires n'existent pas. Alors que seulement 4 degrés de latitude plus haut, à Inari, les jours et les nuits polaires existent.
En 2018, Inari a connu son premier jour polaire de l'année le 21 mai, et la nuit était aux abonnés absents jusqu'au 21 juillet. Il a donc fait 62 jours de clarté ininterrompue, soit deux mois entiers où le soleil ne s'est pas couché. Et ça, « C'est bon pour le moral » ☀️ 😃
Puis la nuit polaire a débuté le 2 décembre de cette même année, et il a fait nuit jusqu'au 10 janvier 2019, soit 40 jours d'obscurité continue, en d'autres termes, presque 1 mois et demi où le soleil ne s'est pas montré. Et là c'est « le blues du businessman » 🌙 😫
Alors pour bien comprendre ce phénomène de jours et de nuits qui ne se terminent pas, il faut en premier lieu savoir ce que sont les Cercles Polaires. Il y en a deux :
Le Cercle Polaire Arctique, qui commence à latitude 66°N (plus précisément 66°34'N) et va jusqu'au sommet du globe, à 90°N.
Et le Cercle Polaire Antarctique, qui commence à latitude 66°S (plus précisément 66°34'S) et va jusqu'à la base du globe, à 90°S.
Les jours polaires, aussi appelés Soleil de Minuit, et les nuits polaires, qui alternent entre nuit complètement noire et crépuscule, comme le Crépuscule Bleu, ne se produisent qu'à l'intérieur des deux cercles polaires.
Voilà pourquoi la ville de Dawson, au Canada, à 64°N, ne connaît ni jour polaire, ni nuit polaire : car même si seuls 2 petits degrés la séparent du Cercle Polaire Arctique, elle se trouve tout de même en-dessous. Par conséquent, la ville de Dawson ne fait pas partie de la zone polaire, mais de la zone tempérée.
En revanche, pour la ville d'Inari, en Finlande, étant donné qu'elle se trouve à une latitude de 68°N, elle se trouve bel et bien à l'intérieur du Cercle Polaire Arctique, de la zone polaire, deux degrés au-dessus de sa ligne invisible.
En 2018 à Qaanaaq, au Groenland, à une latitude moyenne de 77°N, soit à l'intérieur du Cercle Polaire Arctique, les jours polaires ont débuté au printemps, le 23 avril, et ont subsisté jusqu'au 19 août, en été. Ce qui fait quand-même presque 4 mois de soleil ininterrompus. Plus précisément 119 jours dépourvus de nuit pendant la période plus réchauffée.
En opposition, à la station Mawson, dans l'Antarctique, à une latitude moyenne de 67°S, soit à l'intérieur du Cercle Polaire Antarctique, c'est en hiver, le 29 novembre 2017, que les jours polaires ont débuté, et ils ont perduré 1 mois et demi, jusqu'au 12 janvier 2018. Soit 45 jours sans obscurité, 45 jours de clarté absolue, pendant la période hivernale.
Si le phénomène des jours et des nuits polaires est considéré comme singulier et extraordinaire, c'est qu'il n'existe en réalité que huit pays qui ont une partie de leur terre dans le Cercle Polaire Arctique :
Le nord de la Russie
Le nord de la Finlande
Le nord de la Suède
Le nord de la Norvège
Le nord de l'Islande
Presque tout le Groenland
Le nord du Canada
Le nord des États-Unis, plus précisément le nord de l'Alaska
En revanche, le Cercle Polaire Antarctique n'est constitué que du continent Antarctique, qui n’appartient à aucun pays et se trouve être inhabité par les humains à cause de son environnement trop hostile, de ses vents trop violents, de ses pluies trop rares, de ses ressources naturelles introuvables, et de ses températures trop basses, d'une moyenne de -50°. Les seuls humains présents en Antarctique stationnent dans des bases de recherche scientifique, le temps d'effectuer des missions et analyses temporaires.
Il existe cinq zones climatiques autour du globe :
🥶 Deux Zones Polaires
Zone polaire du nord, située entre le Cercle Polaire Arctique et le Pôle Nord
Zone polaire du sud, située entre le Cercle Polaire Antarctique et le Pôle Sud
🌦 Deux Zones Tempérées
Zone tempérée du nord, située entre le Tropique du Cancer et le Cercle Polaire Arctique
Zone tempérée du sud, située entre le Tropique du Capricorne et le Cercle Polaire Antarctique
🥵 Une Zone Tropicale
Zone tropicale, située entre le Tropique du Cancer et le Tropique du Capricorne, à cheval sur le parallèle de l'équateur
Pour terminer, nous allons développer le phénomène des équinoxes et des solstices, qui sont des événements astronomiques très caractéristiques de la durée du jour.
L'équinoxe représente le moment où le soleil se trouve au zénith, c'est-à-dire exactement au-dessus de notre tête, et précisément à midi. Lorsque ce phénomène se produit, la durée du jour et de la nuit est égale, c'est-à-dire qu'il fait à peu près 12 heures de jour et 12 heures de nuit, même en dehors du parallèle de l'équateur.
Il se produit deux équinoxes par année, qui annoncent le début du printemps et le début de l'automne.
L'équinoxe de printemps se produit officiellement le 20 ou le 21 mars dans l'hémisphère nord, mais dans les faits, ce jour peut varier quelque peu. En effet, au printemps 2018, le 18 mars, à Paris, en France, il a fait 12 heures et 2 minutes de jour, et 11 heures et 58 minutes de nuit.
L'équinoxe d'automne se produit officiellement le 22 ou le 23 septembre dans l'hémisphère nord, mais dans les faits, ce jour peut également varier quelque peu. C'est pourquoi en automne 2018, à Paris, c'est le 25 septembre que la durée du jour et de la nuit était la plus égale, avec 12 heures et 1 minute de jour, et 11 heures et 59 minutes de nuit.
Quant à l'hémisphère sud, l'équinoxe de printemps se produit officiellement entre le 22 et le 23 septembre, mais là aussi, dans les faits, ce jour peut varier puisqu'en 2018 à Sydney, en Australie, c'est le 19 septembre que l'équinoxe s'est réellement produit, car ce jour-là, il a fait exactement 12 heures de jour, et 12 heures de nuit.
L'annonce officielle de l'équinoxe d'automne dans l'hémisphère sud est, suivant les années, soit le 20 soit le 21 mars. Mais dans les faits, cet événement astronomique s'est produit, toujours à Sydney, en Australie, le 24 mars 2018, avec 11 heures et 59 minutes de jour, et 12 heures et 1 minutes de nuit.
II se produit deux solstices par année, qui annoncent le début de l'été et le début de l'hiver.
Quant au solstice, il représente le moment où le Soleil se trouve à la verticale au-dessus du Tropique du Cancer, à latitude 23°N, pour l'hémisphère nord, et au-dessus du Tropique du Capricorne, à latitude 23°S, pour l'hémisphère sud.
Dans l'hémisphère nord, le solstice d'hiver, qui se produit entre le 21 et le 22 décembre, correspond à la durée du jour la plus courte de toute l'année, et le solstice d'été, qui se produit entre le 20 et le 21 juin, correspond à la durée du jour la plus longue de toute l'année.
Dans l'hémisphère sud, le solstice d'hiver, qui se produit entre le 20 et le 21 juin, correspond à la durée du jour la plus courte de toute l'année, et le solstice d'été, qui se produit entre le 21 et le 22 décembre, correspond à la durée du jour la plus longue de toute l'année.
Dans l'hémisphère nord, les jours qui précèdent et qui suivent le solstice d'hiver représentent les plus courts de l'année, et les jours qui précèdent et suivent le solstice d'été sont les plus longs de l'année.
Dans l'hémisphère sud, les jours les plus courts de l'année se trouvent autour du solstice d'été, et les jours les plus longs de l'année se trouvent autour du solstice d'hiver.
Ce qui nous fait boucler la boucle en comprenant que, par exemple, à Inari, les 62 jours de clarté ininterrompue s'étaient produits autour du solstice d'été, puisqu'ils avaient commencé le 21 mai 2018, soit 31 jours avant le solstice d'été du 21 juin de la même année, et s'étaient terminés le 21 juillet, soit 30 jours après ce fameux jour le plus long de l'année.
Puis quelques mois plus tard, toujours à Inari, les 40 jours d'obscurité continue s'étaient produits autour du solstice d'hiver, puisqu'ils avaient commencé le 2 décembre 2018, soit 19 jours avant le solstice d'hiver du 21 décembre de la même année, et le soleil n'est revenu que le 10 janvier 2019, soit 20 jours après ce fameux jour le plus court de l'année.
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