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À quoi sont dues les saisons sur Terre ?

Dossier - 10 questions essentielles sur l'Univers
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Pourquoi la nuit est-elle noire ? Que se passera-t-il quand le Soleil va mourir ? Pourquoi dit-on que nous sommes des poussières d’étoiles ? Pourquoi les planètes sont-elles rondes ? Un trou noir risque-t-il un jour de nous aspirer ? Découvrez les réponses de l'astrophysicien Jean-Pierre Luminet à 10 questions essentielles sur l'Univers.

  
Dossiers10 questions essentielles sur l'Univers
 

Tournant sur elle-même une fois par jour, notre planète met une année pour effectuer une révolution autour du Soleil à la distance moyenne de 150 millions de kilomètres. Si l'axe de rotation terrestre était perpendiculaire à son plan orbital, la longueur du jour et de la nuit serait toujours la même, que ce soit à l'équateur, au nord ou au sud des tropiques.

Mais l'axe terrestre est incliné de 23 degrés par rapport à la verticale. Cela implique que les longueurs du jour et de la nuit varient au cours de l'année. Quand l'hémisphère Nord s'incline par rapport au Soleil, c'est l'hiver ; les jours sont courts, les nuits sont longues. Six mois plus tard, l'axe nord penche vers le Soleil, c'est l'été ; les jours sont longs, les nuits sont courtes. Dans l'hémisphère Sud, c'est l'inverse.

Alternance des saisons dans l'hémisphère Nord. © Tau'olunga, Wikimedia Commons, domaine public

Comment les saisons peuvent-elles se dérégler ?

Pourtant, ce ballet immuable des saisons peut se dérégler. Dans le passé, la Terre a connu de longues périodes glaciaires et des périodes de chaleur tropicale. La dernière glaciation remonte à 11.000 ans. Nous sommes aujourd'hui dans une période relativement clémente. Allons-nous doucement vers une ère tropicale, ou au contraire retomberons-nous dans un nouvel âge du froid ? Pour le savoir, il faut comprendre ce qui peut causer les changements de climat sur plusieurs millénaires. Les astronomes ont trouvé l'explication : ce sont les variations de l'orbite et de l'inclinaison de l'axe de rotation terrestre qui sont à l'origine des grandes ères climatiques.

  • La première variation est le balancement de l'axe de rotation terrestre. Pareille à une toupie, notre planète a un mouvement giratoire tandis qu'elle tournoie dans l'espace. Ce phénomène, appelé précession, a un cycle de 26.000 ans. 
  • La seconde variation affecte l'inclinaison de l'axe de rotation, c'est-à-dire l'angle qu'il fait avec la verticale au plan de l'orbite. Cette inclinaison, qui est la cause même des saisons, varie entre 22 degrés et 24 degrés selon un cycle de 41.000 ans. 
  • La troisième variation change la forme même de l'orbite terrestre. Celle-ci est aujourd'hui très proche d'un cercle, ce qui fait que le contraste entre les saisons de l'hémisphère Sud et de l'hémisphère Nord, selon que la Terre est plus ou moins proche du Soleil, est faible. Mais l'orbite terrestre a tendance à se déformer et, tous les 100.000 ans, se transforme en une ellipse plus allongée, ce qui accentue considérablement les variations de distance au Soleil.

Ces trois mouvements font varier l'angle et l'intensité sous lesquels le rayonnement solaire frappe tel ou tel point de la surface terrestre. Ils se combinent entre eux de façon complexe et sont capables, à la longue, de modifier complètement le schéma des saisons. Quelques pour cent d'ensoleillement en plus ou en moins, accumulés pendant des siècles, finissent par provoquer de grandes sécheresses ou de longues glaciations.

Mais les climatologues sont incapables de dire avec certitude si, pour les prochains siècles, la Terre s'achemine vers une période plus chaude ou une période plus froide. Le réchauffement actuel de la planète, dû en partie à l'activité humaine, pourrait en effet bouleverser la périodicité astronomique des climats.