Le jour du solstice d'été, la déclinaison du Soleil par rapport à l'équateur céleste (projection de l'équateur terrestre sur la sphère céleste) atteint un de ses extrêmes : +23,5° ou -23,5°, selon l'hémisphère considéré. Le solstice d'été de l'hémisphère nord, se produisant pour une déclinaison de +23,5°, correspond au solstice d'hiver de l'hémisphère sud. Et inversement.
Lors du solstice d'été, le Soleil passe à la verticale d'un des tropiques car ils sont situés à 23,5° nord ou sud respectivement. Pour le solstice de l'hémisphère nord, le Soleil arrive ainsi au zénith au-dessus du tropique du Cancer. Pour celui de l'hémisphère sud, il se déplace au-dessus du tropique du Capricorne.
Le jour le plus long de l’année
Le solstice d'été correspond au moment de l'année où le Soleil monte au plus haut dans le ciel et éclaire pendant une durée maximale l'un des deux hémisphères : c'est donc le jour le plus le long de l'année. Dans l'hémisphère nord, il se produit le 21 ou le 22 juin ; dans l'hémisphère sud, le 21 ou le 22 décembre.
Ce phénomène astronomique s'explique par l'inclinaison de la Terre. Pendant le solstice d'été de l'hémisphère nord, la planète se situe à un point de son orbite pour lequel l'extrémité nord de son axe de rotation pointe le plus vers le Soleil. Autrement dit, la Terre présente son pôle Nord au Soleil et cache son pôle Sud, ce qui implique que le Soleil ne se couche jamais sur l'Arctique et ne se lève jamais sur l'Antarctique.
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