Pourquoi la Terre connaît-elle des saisons ?

Les saisons résultent principalement de l’inclinaison de l’axe de rotation de la Terre. Cet axe imaginaire, qui relie les pôles Nord et Sud, est incliné d’environ 23,5 degrés par rapport à la perpendiculaire au plan de l’orbite terrestre autour du Soleil. Au cours de sa révolution annuelle, la Terre conserve presque la même orientation dans l’espace : chacun des deux hémisphères est donc alternativement tourné vers le Soleil, puis dans la direction opposée. Cette géométrie modifie la quantité d’énergie solaire reçue dans chaque région et explique l’alternance des saisons.

Une lumière plus ou moins concentrée

Lorsque l’hémisphère Nord est incliné vers le Soleil, celui-ci apparaît plus haut dans le ciel. Ses rayons arrivent alors plus directement sur la surface terrestre : une même quantité d’énergie est répartie sur une superficie plus réduite. En outre, les journées sont plus longues, ce qui prolonge la durée quotidienne d’ensoleillement. Ces deux effets favorisent le réchauffement et correspondent à l’été dans l’hémisphère Nord. Au même moment, l’hémisphère Sud est incliné à l’opposé du Soleil : les rayons y sont plus obliques, les jours plus courts et l’énergie reçue moins importante, ce qui correspond à l’hiver austral. Six mois plus tard, la situation s’inverse.

Solstices et équinoxes

Les solstices et les équinoxes servent de repères astronomiques pour suivre ce cycle. Le solstice d’été de l’hémisphère Nord correspond à la période où cet hémisphère connaît sa plus longue durée de jour et reçoit le Soleil à sa plus grande hauteur apparente de l’année. Le solstice d’hiver correspond à la situation inverse. Les équinoxes, qui se produisent généralement en mars et en septembre, surviennent lorsque l’éclairement est réparti de manière plus équilibrée entre les deux hémisphères et que le Soleil se trouve dans le plan de l’équateur céleste. La durée du jour et celle de la nuit sont alors proches de l’égalité, même si elles ne sont pas rigoureusement identiques partout en raison notamment de la réfraction atmosphérique et de la définition du lever et du coucher du Soleil.

Des saisons très différentes selon la latitude

L’effet de l’inclinaison terrestre dépend fortement de la latitude. Aux latitudes moyennes, comme en Europe ou dans une grande partie de l’Amérique du Nord, la hauteur du Soleil et la durée du jour changent sensiblement au fil de l’année : les contrastes entre été et hiver sont donc marqués. Près de l’équateur, la durée du jour varie peu et l’énergie solaire reçue reste relativement importante toute l’année. Les différences saisonnières de température y sont souvent moins prononcées, tandis que les populations distinguent fréquemment une saison des pluies et une saison sèche, liées à la circulation atmosphérique et aux précipitations. Dans les régions polaires, l’inclinaison provoque des périodes de jour continu en été et de nuit continue en hiver.

La distance au Soleil n’est pas la cause principale

La Terre ne décrit pas une orbite parfaitement circulaire : sa distance au Soleil varie légèrement au cours de l’année. Toutefois, cette variation n’explique pas l’alternance des saisons. Si elle en était responsable, les deux hémisphères connaîtraient l’été et l’hiver au même moment. Or, lorsque l’hémisphère Nord est en été, l’hémisphère Sud est en hiver, ce qui montre que l’orientation de l’axe terrestre est le facteur déterminant. Les océans, l’atmosphère, l’altitude, les courants marins et la nature des sols modifient ensuite les températures observées localement. Ils expliquent notamment pourquoi le maximum de chaleur ne coïncide pas toujours exactement avec le solstice, mais ils ne changent pas la cause astronomique fondamentale des saisons.