Petit cours élémentaire d'astronomie...

Il y a deux caractéristiques importantes de l'orbite terrestre qui peuvent être vues directement:

• Le changement d'angle du Soleil dans le ciel
  
• Les changements de phase de la Lune
  

Les phases lunaires

figure 1: les différentes phases lunaires

Les phases lunaires sont relativement faciles à comprendre mais elles sont souvent sujettes à confusion dans le grand public.
La Lune brille par réflexion de la lumière solaire. Sa phase telle qu'elle peut être vue de la Terre dépend uniquement de l'angle Lune-Terre-Soleil. Sur la figure 1, le Soleil est sur la droite.
Description des huit positions montrées:

• Position 1:Nouvelle Lune
  L'angle Lune-Terre-Soleil est de 0 degré et la Lune est du même côté du ciel que le Soleil et ne peut donc être vue de la Terre parce que la face éclairée n'est pas tournée vers la Terre.
  En pratique, le plan Terre-Lune est incliné d'environ 5 degrés. C'est pour cela que les éclipses totales sont rares.
• Position 2:Premier quartier
  L'angle Lune-Terre-Soleil est d'environ 45 degrés. On voit un quartier de Lune dans le ciel à l'ouest du coucher du Soleil.
  
• Position 3:
  L'angle Lune-Terre-Soleil est maintenant de 90 degrés et on voit une demi-Lune. Comme le Soleil se couche à l'Ouest, cette demi-Lune pourra être relativement haute au zénith.
  
• Position 4:
  L'angle Lune-Terre-Soleil est maintenant de 135 degrés et on voit 3/4 de Lune à l'Est du Soleil couchant.
  
• Position 5:Pleine Lune
  L'angle Lune-Terre-Soleil est maintenant de 180 degrés. Cela signifie que la Lune est à l'opposé du Soleil. Une Pleine Lune se lève toujours du côté du soleil couchant et est toujours au zénith à minuit.
  
• Position 6, 7, 8:
  Ce sont les mêmes que 4, 3, 2 respectivement en remplacant soleil couchant par soleil levant.
  

Le cycle lunaire est de 29,5 jours et coincide presque à notre calendrier pour lequel le mois moyen est de 30,5 jours. Il arrive cependant parfois qu'il y ait 2 pleines lunes dans le mois!!
La Lune est positionnée par rapport à la Terre telle qu'elle garde toujours la même face tournée vers la Terre. Donc la Lune tourne sur son axe tous les 29,5 jours.

Variations saisonnières terrestres

L'axe de la Terre est incliné par rapport au plan orbital de 23.5 degrés.


Figure 2

A cause de l'inclinaison de la Terre par rapport à son axe et par rapport à la lumière incidente, les hémisphères recoivent des distributions inégales de rayonnement solaire à certains moments de l'année. On peut le voir sur la figure 3:

figure 3

• Position 1:
  Hiver dans l'hémisphère Nord et été dans l'hémisphère Sud. L'hémisphère Sud est incliné vers le Soleil.
  
• Position 3:
  Eté dans l'hémisphère Nord , hiver dans l'hémisphère Sud. L'hémisphère Nord est incliné vers le Soleil.
  
• Positions 2 et 4:
  Ce sont des positions intermédiaires. Les deux hémisphères sont illuminés par approximativement la même quantité de rayonnement solaire.
  

L'inclinaison de 23.5 degrés de l'axe de rotation de la Terre se manifeste par la position du Soleil dans le ciel. Pendant les 6 mois du 21 Juin au 21 Décembre, le Soleil bouge de +23.5 degrés de latitude Nord à -23.5 degrés de latitude Sud.

• Si vous habitez à l'Equateur (latitude = 0 degré), le Soleil sera à l'intérieur des 23.5 degrés au zénith tout le temps. C'est la raison pour laquelle il fait chaud toute l'année à l'Equateur.
  
• Si vous habitez à 45 degrés de latitude Nord, alors au 21 Juin, quand le Soleil est à 23.5 Nord, il fait un angle de 21.5 degrés avec la verticale du lieu (il fait alors un angle de 90-21.5 = 68.5 degrés avec l'horizon). C'est le solstice d'été.
  
• Si vous habitez à 45 degrés de latitude Nord, au 21 Décembre, quand le Soleil est à -23.5 degrés Sud, alors il fait un angle de 45-(-23.5)=68.5 degrés avec la verticale (soit un angle de 90-68.5=21.5 degrés avec l'horizon). C'est le solstice d'hiver.
  
• Donc en été, le trajet du Soleil est haut dans le ciel et il prend plus de temps pour passer d'est en ouest. Les jours sont plus longs et les températures plus élévées.
  
• En hiver, le trajet du Soleil est plus bas dans le ciel et donc les jours sont plus courts et plus froids.
  
• Si vous habitez à des latitudes plus hautes que 90-23.5=66.5 degrés alors pendant l'hiver, le Soleil est toujours en-dessous de l'horizon et en été, il sera toujours au-dessus de l'horizon.
  

La figure suivante montre la position du Soleil l'après-midi vu par un observateur situé à 45 degrés Nord au 21 Décembre et au 21 Juin. Le trajet du Soleil (en traits hachurés jaunes) dans le ciel est plus bas au 21 Juin qu'au 21 Décembre. Au 21 Décembre, le point le plus haut dans le ciel au-dessus de l'horizon sera à 21.5 degrés de la verticale.

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