Simulateur des saisons et de la durée du jour
Équations de cette simulation
| N | Jour de l'année | le 1er janvier est le jour 1 ; le solstice de juin tombe vers le jour 172, celui de décembre vers le jour 355 | |
|---|---|---|---|
| δ | déclinaison du Soleil | la latitude où le Soleil est au zénith à midi : +23,44° au solstice de juin, 0 aux équinoxes, −23,44° en décembre |
Avec les valeurs actuelles :
| φ | Latitude φ (°, nord positif) | ||
|---|---|---|---|
| ω₀ | angle horaire du coucher du soleil | de combien la Terre tourne entre midi et le coucher ; au-delà des cercles polaires, il y a le soleil de minuit ou la nuit polaire | |
| durée du jour | heures de jour | le lever et le coucher en heure solaire locale sont à 12:00 moins et plus la moitié de cette durée |
Avec les valeurs actuelles :
| hauteur | hauteur du Soleil à midi | plus il est haut, plus la lumière solaire est concentrée sur le sol |
|---|
Avec les valeurs actuelles :
| S₀ | constante solaire | 1 361 W/m² au sommet de l'atmosphère ; la petite variation de la distance Terre-Soleil est négligée | |
|---|---|---|---|
| Q | ensoleillement moyen par mètre carré sur toute la journée | au sommet de l'atmosphère ; c'est cela, et non la distance au Soleil, qui rend l'été chaud |
Avec les valeurs actuelles :
Comment utiliser le simulateur des saisons
- La Terre tourne autour du Soleil avec un axe incliné de 23,4°, qui pointe toujours dans la même direction de l’espace. Faites défiler l’année ou réglez la date, et regardez d’abord l’hémisphère nord puis l’hémisphère sud se pencher vers le Soleil. La face de nuit est sombre ; l’anneau rouge est votre latitude.
- Réglez votre latitude et lisez la durée du jour, le lever et le coucher du soleil, la hauteur du Soleil à midi et l’ensoleillement moyen de la journée par mètre carré. Le graphique trace la durée du jour sur toute l’année à cette latitude : une ligne plate à l’équateur, une oscillation d’environ 8 à 16 heures à Londres, et des mois de soleil de minuit et de nuit polaire au-delà des cercles polaires.
- Comparez les solstices d’été et d’hiver à la même latitude : en été, le Soleil est plus haut, sa lumière tombe donc plus franchement sur le sol, et il reste levé plus longtemps. Les deux ensemble, et non la distance de la Terre au Soleil, rendent l’été chaud. Cochez Voir la Terre de près pour regarder l’inclinaison de plus près.
Questions fréquentes
Qu’est-ce qui cause les saisons ?
L’inclinaison de l’axe de la Terre, 23,4° par rapport à la perpendiculaire à son orbite. Au fil de l’année, l’axe garde la même direction dans l’espace, donc pendant la moitié de l’année l’hémisphère nord penche vers le Soleil, avec un soleil plus haut et des jours plus longs, et pendant l’autre moitié c’est l’hémisphère sud. La Terre est d’ailleurs au plus près du Soleil début janvier, pendant l’hiver boréal.
Comment calcule-t-on la durée du jour ?
À partir de la latitude φ et de la déclinaison du Soleil δ : cos ω₀ = −tan φ × tan δ, où ω₀ est l’angle dont tourne la Terre entre midi et le coucher. Le jour dure 2ω₀ ÷ 15° heures. Si −tan φ tan δ sort de ±1, le Soleil ne se couche jamais ou ne se lève jamais, ce qui arrive à l’intérieur des cercles polaires. Le vrai lever a lieu quelques minutes plus tôt, car l’atmosphère courbe la lumière et le Soleil est un disque, pas un point.
Pourquoi le lever et le coucher sont-ils donnés en heure solaire ?
Parce que l’heure de la montre dépend de votre fuseau horaire, de votre position dans ce fuseau et de l’heure d’été. En heure solaire locale, midi est le moment où le Soleil est au plus haut, et le lever et le coucher sont symétriques autour. Pour l’heure de la montre, ajoutez l’écart entre votre longitude et le centre de votre fuseau, 4 minutes par degré, et l’équation du temps, jusqu’à 16 minutes.
Que sont les solstices et les équinoxes ?
Le solstice de juin, vers le 21 juin, est le moment où le Soleil est au zénith sur le tropique du Cancer (23,4° N) : le jour le plus long au nord et le plus court au sud. Le solstice de décembre est l’inverse. Aux équinoxes de mars et de septembre, le Soleil est au zénith sur l’équateur et le jour et la nuit durent environ 12 heures partout.
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