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Inégalité du jour et de la nuit

« Inégalité du jour et de la nuit » expliqué aux enfants par Vikidia, l’encyclopédie junior
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Le jour et la nuit ont des périodes inégales. L'inégalité du jour et de la nuit au cours de l'année s'observe partout à la surface de la Terre (sauf pour les points situés sur l'équateur). La durée variable du jour et de la nuit est fonction :

  • de la position du lieu considéré par rapport à l'équateur, c'est-à-dire de la latitude ;
  • du moment de l'année.


Pourquoi cette inégalité ?[modifier]

L'hypothèse fausse d'un axe de rotation vertical

La Terre tourne sur elle-même autour de l'axe des pôles, et tourne autour du Soleil selon une sorte de cercle (une ellipse). C'est l'inclinaison de l'axe de rotation de la Terre qui est responsable de l'inégalité du jour et de la nuit. Cet axe est incliné d'environ 23° par rapport à la perpendiculaire au plan de l'écliptique (c'est-à-dire le plan que fait l'orbite de la terre autour du Soleil).

Si cet axe était « vertical » (perpendiculaire au plan de l'écliptique), les points P1 et P2 de la surface de la Terre auraient une durée de jour égale à celle de la nuit (voir le croquis ci-contre montrant cette hypothèse). L'observation courante démontre que cette hypothèse est fausse : l'axe de rotation est nécessairement incliné. Cette inclinaison a été effectivement observée par l'envoi d'engins dans l'espace.

Pourquoi, la durée du jour ou de la nuit varie t-elle ?[modifier]

L'axe de rotation est toujours incliné dans la même « direction » quelle que soit la position de la Terre, sur son orbite autour du Soleil. On dit que l'axe reste parallèle à lui-même sur une année.

En juin[modifier]

La Terre au solstice de juin
La tombée de la nuit sur l'Europe et l'Afrique

Le croquis ci-contre à gauche montre la position de la Terre par rapport au Soleil au mois de juin. Un point A de l'hémisphère Nord a un déplacement plus long dans la zone éclairée par le Soleil (le jour) que dans la zone dans l'ombre (la nuit). Le jour dure donc plus longtemps que la nuit. C'est le contraire pour le point B situé dans l'hémisphère Sud.

À l'équateur, la durée du jour égale celle de la nuit. Plus on s'éloigne de l'équateur, plus la différence entre la durée du jour et celle de la nuit est grande. Dans l'hémisphère Nord, la durée de la nuit diminue quand on s'éloigne de l'équateur. Comme on le voit sur le croquis, il finit par ne plus y avoir de nuit à proximité du pôle nord. La région polaire est une zone éclairée toute la journée : il y a le fameux soleil de minuit.

L'image ci-contre (à droite) montre une vue de la tombée de la nuit sur l'Europe et l'Afrique depuis un satellite. L'est de l'Europe est dans une partie sombre (nuit) : il s'agit donc bien d'un coucher de soleil, et non d'un lever. Les points lumineux sont des villes éclairées : c'est la seule activité humaine visible à l'oeil nu depuis un satellite en orbite. La photographie a été prise le 5 juillet, donc en été. On peut se rendre compte en constatant que la délimitation jour-nuit part vers l'ouest. Les jours sont donc plus longs à Londres (Royaume-Uni) qu'à Alger (Algérie).

En décembre[modifier]

La terre au solstice du 21 décembre

Le croquis ci-contre à droite montre la position de la Terre par rapport au Soleil en décembre. Un point C de l'hémisphère Nord a un déplacement plus court dans la zone éclairée par le Soleil (le jour) que dans la zone dans l'ombre (la nuit). Le jour est donc plus court que la nuit. C'est le contraire pour un point D situé dans l'hémisphère Sud : la durée de l'éclairement est plus longue que celle de la nuit.

De nouveau, à l'équateur, la durée du jour égale celle de la nuit. Plus on s'éloigne de l'équateur, plus la différence entre la durée du jour et celle de la nuit est grande. Dans l'hémisphère Sud, la durée du jour augmente, jusqu'à ce qu'il n'y ait plus de nuit. La région polaire est une zone éclairée toute la journée : là aussi il y a le soleil de minuit.

La situation entre juin et décembre est inversée.

En mars et en septembre[modifier]

Situation de la Terre aux équinoxes

Le croquis ci-contre à gauche montre la position de la Terre par rapport au Soleil aux équinoxes de mars et de septembre. L'observateur est placé au-dessus de la Terre. L'inclinaison de l'axe de rotation n'a pas d'influence sur la durée du jour ou de la nuit. L'axe est toujours incliné (c'est pour cela que les cercles représentant certains parallèles ne sont pas concentriques). Mais cet axe est dans un plan perpendiculaire aux rayons solaires. Les points E et F font un trajet égal dans la zone éclairée et dans la zone d'ombre.

Cependant, en mars, le pôle Nord commence une période d'éclairement qui va durer 6 mois sans interruption. Par contre, le pôle Sud (non visible ici) commence une nuit qui va durer 6 mois sans interruption.

Conséquences de l'inégalité[modifier]

L'inégalité du jour et de la nuit est maximum aux solstices (le 21 juin et le 21 décembre). Par contre, la durée du jour et celle de la nuit sont égales aux équinoxes (le 21 mars et le 23 septembre). A l'équateur, le jour et la nuit sont égaux toute l'année.

Les points de la surface de la Terre ayant une durée d'éclairement inégale au cours de l'année ne reçoivent donc pas la même quantité de lumière et de chaleur solaires. Cette inégalité détermine le phénomène des saisons thermiques (l'été et l'hiver) mais aussi les données thermiques des différents climats. L'inégalité du jour et de la nuit est donc un phénomène fondamental pour la répartition de la vie sur la Terre.


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