Révolution de la Terre autour du Soleil

La révolution de la Terre autour du Soleil ou orbite de la Terre, est le mouvement que la Terre fait autour de son étoile, le Soleil. Ce mouvement suit une sorte de « cercle étiré » : une ellipse. Un tour complet du circuit dure 365 jours 5 heures 48 minutes et 45 secondes ou, en système décimal, 365,242190448 jours. C'est l'année tropique ou année solaire. L'année du calendrier grégorien dure quant à elle 365,2425 jours. Ce mouvement détermine les durées du jour et de la nuit – qui varient au cours de l'année –, ainsi que les saisons sur la plus grande partie de la surface terrestre.

Le mouvement de révolution

Les quatre positions caractéristiques de la Terre pendant sa révolution autour du Soleil (en violet la nuit).

La Terre tourne autour du Soleil en une année : c'est la définition de l'année : on appelle cela un mouvement périodique. L'orbite de la Terre (notre planète) autour du Soleil n'est pas vraiment un cercle, mais une ellipse. Un cercle a un centre et un rayon ; une ellipse a deux foyers et un rayon moyen. Le Soleil occupe un des foyers. La distance de la Terre par rapport au Soleil n'est pas constante mais varie dans l'année, autour d'une valeur moyenne 149,5 millions de kilomètres :

• la distance est de 147 millions de kilomètres au mois de janvier ;
• elle est de 152 millions de kilomètres au mois de juillet.

La variation de cette distance au cours de l'année n'a que peu de conséquences sur le climat et, en tout cas, n'est pas responsable des saisons, contrairement à ce qu'on pourrait penser au premier abord. Dans l'hémisphère Nord, la Terre est même plus proche du Soleil en hiver qu'en été. C'est l'inclinaison de la planète qui joue un rôle majeur dans l'existence des saisons, surtout aux moyennes et hautes latitudes.

La longueur de l'orbite terrestre est de 940 021 905 kilomètres Comme la Terre parcourt cette orbite en une année tropique, sa vitesse moyenne est de 107 237 kilomètres/heure soit 29,79 kilomètres/seconde. C'est à la fois rapide et lent. C'est rapide par rapport aux vitesses que l'homme peut atteindre (notamment grâce à ses véhicules), mais lent par rapport à la taille de la planète : la Terre ne parcourt qu'environ 8,4 fois son diamètre en une heure, ce qui pour un être humain représenterait une vitesse de seulement 12 à 16 mètres à l'heure (le rythme de marche normale est de 3,8 à 4,6 km/h soit environ 300 fois plus rapide !). La vitesse de la Terre n'est pas constante : elle va plus vite quand elle est près du Soleil, et ralentit quand elle s'en éloigne (mais cette variation est assez faible, tout comme sa distance au Soleil change peu).

Le plan créé par ce mouvement de révolution s'appelle le plan de l'écliptique. La Terre tourne sur elle-même autour de l'axe des pôles. Cet axe de rotation de la Terre est toujours incliné d'environ 23° 26' 11" par rapport à la perpendiculaire au plan de l'écliptique et garde toujours la même orientation (« nord-sud » d'après nos repères terrestres) quelle que soit la position de la Terre par rapport au Soleil. C'est ce qu'on appelle l'obliquité de la Terre. En général, on mesure plutôt l'angle que fait l'axe de rotation par rapport à la « verticale », la droite orthogonale au plan de l'écliptique.

Conséquences de la révolution de la Terre

La variation de la durée de l'inégalité jour-nuit

L'inégalité du jour et de la nuit à la surface de la terre (sur le dessin la Terre est vue par au-dessus).

Du fait de l'inclinaison de l'axe de rotation de la Terre et de la révolution, la Terre semble incliner son hémisphère Nord en direction du Soleil de mars à septembre. Par contre, de septembre à mars, c'est l'hémisphère Sud qui semble incliné vers le Soleil (voir le croquis de la section ci-dessus).

Dans le croquis ci-contre à droite, où la révolution de la Terre est supposée être vue « par le dessus », on voit la variation de la durée du jour et de la nuit pour différents points de la surface terrestre.

• Le pôle Nord est dans le jour complet pendant une moitié de l'année (de mars à septembre) et dans la nuit totale pendant l'autre moitié (de septembre à mars).
• Le point A est situé aux latitudes moyennes (c'est la cas de Paris). Aux équinoxes de mars et de septembre, le jour égale la nuit. Entre mars et juin, la durée du jour augmente. Au solstice de juin, la durée du jour est maximum (il dure plus 16 heures à Paris). De la fin juin à la mi-septembre, la durée du jour diminue tout en restant supérieure à celle de la nuit. À l'équinoxe de septembre, la durée du jour égale celle de la nuit (12 heures). De la fin septembre à la mi-décembre, la durée du jour diminue en étant inférieure à celle de la nuit. Au solstice de décembre la durée du jour est minimum (plus de 8 heures à Paris).
• Le point B est situé dans les régions polaires nord et connaît une situation intermédiaire. Il a une durée de jour égale à la durée de la nuit aux équinoxes de mars et de septembre, donc 12 heures de jour et 12 heures de nuit. À partir du mois de mars, la durée du jour augmente, jusqu'à ce qu'on arrive à des journées sans nuit : le jour dure 24 heures. Ces journées se répartissent autour du solstice de juin et le nombre de ces journées augmente quand on se rapproche du pôle. Puis, à nouveau on rencontre des journées avec des nuits (après juin et avant septembre) : la durée du jour diminue, mais reste supérieure à celle de la nuit jusqu'à l'équinoxe de septembre. À partir de la fin septembre, la durée du jour devient inférieure à celle de la nuit. Arrive un moment (avant décembre) où il n'y a plus de jour. Ces journées sans jour se répartissent autour du solstice de décembre et leur nombre augmente quand on se rapproche du pôle.

Pour des points situés dans l'hémisphère Sud, on constate le phénomène inverse (la durée du jour est maximale au solstice de décembre et minimale au solstice de juin).

Les zones climatiques

La révolution de la Terre autour du Soleil, combinée avec l'inclinaison de l'axe de rotation de la Terre, explique l'existence de zones climatiques sur la Terre.

Au nord du cercle polaire, une grande partie de l'année il n'y a pas d'éclairement, donc pas de réchauffement. De plus pendant la période où l'éclairement existe, les rayons solaires qui atteignent cette zone, ont perdu une partie de leur énergie en entrant dans l'atmosphère (une partie est réfléchie vers l'espace) et ils sont assez bas sur l'horizon (l'énergie est répartie sur une plus grande surface donc chauffe moins). Le climat est donc froid toute l'année. On parle alors de zone froide ou zone polaire.

Par contre, dans les régions intertropicales (comprises entre les deux tropiques donc incluant l'équateur), la durée de l'éclairement varie assez peu au cours de l'année (entre 10 et 14 heures), donc ces régions sont chauffées constamment. De plus les rayons solaires sont voisins de la verticale et même passent par la verticale sur quelques journées par an, donc leur énergie est répartie sur une toute petite surface qui est très chauffée. Ces régions sont donc chaudes toute l'année (les saisons sont alors caractérisées par la présence ou l'absence de pluies).

Dans les régions tempérées (comme celles de l'Europe occidentale) la chaleur reçue dépend de l'inégalité de la durée de l'éclairement au cours de l'année et de la variation de la position de l'axe de rotation de la Terre par rapport au Soleil. Cette double influence détermine une saison chaude (l'été) et une saison froide (l'hiver). Les saisons sont donc liées aux changements de températures (d'où le nom de tempérées).

Voir aussi

• Rotation de la Terre

Article mis en lumière la semaine du 26 octobre 2009.

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