Le Soleil se lève à Midland, Michigan, peu après 8 heures du matin, le 13 janvier 2017. Christian Collins/Flickr, CC BY-SA
Au-dessus de l’équateur, l’hiver commence officiellement en décembre . Mais dans de nombreuses régions, c’est en janvier qu’il s’installe vraiment. Deanna Hence spécialiste des sciences atmosphériques, explique les facteurs météorologiques et climatiques qui se combinent pour produire des conditions hivernales au tournant de l’année.
Comment l’orbite de la Terre influence-t-elle la lumière du jour et les températures ?
En tournant autour du soleil, la Terre tourne autour d’un axe. Imaginez un bâton qui traverse la Terre, du pôle Nord au pôle Sud. Pendant les 24 heures que prend la Terre pour tourner une fois autour de son axe, chaque point de sa surface est orienté vers le Soleil pendant une partie du temps et s’en éloigne pendant une partie du temps. C’est ce qui provoque les changements quotidiens de la lumière solaire et de la température.
Il existe deux autres facteurs importants : Premièrement, la Terre est ronde, bien que ce ne soit pas une sphère parfaite . Deuxièmement, son axe est incliné d’environ 23,5 degrés par rapport à sa trajectoire autour du Soleil. Par conséquent, la lumière tombe directement sur son équateur, mais frappe les pôles Nord et Sud à des angles différents.
Lorsqu’un des pôles est plus orienté vers le Soleil que l’autre, cette moitié de la planète reçoit plus de lumière solaire que l’autre moitié, et c’est l’été dans cet hémisphère. Lorsque ce pôle s’éloigne du Soleil, cette moitié de la Terre reçoit moins de lumière solaire et c’est l’hiver.
L’inclinaison de la Terre sur son orbite autour du Soleil expose plus directement cette partie de la planète aux rayons du Soleil.
Les changements saisonniers sont les plus spectaculaires aux pôles, où les changements de lumière sont les plus extrêmes. En été, un pôle reçoit 24 heures de lumière solaire et le Soleil ne se couche jamais. En hiver, le Soleil ne se lève pas du tout.
À l’équateur, où la lumière solaire directe est constante, la durée du jour et la température varient très peu tout au long de l’année. Les personnes qui vivent dans les hautes et moyennes latitudes, plus proches des pôles, peuvent avoir une idée très différente des saisons de celles qui vivent sous les tropiques.
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Lorsque la Terre tourne autour du Soleil, la lumière du soleil frappe la surface à des angles différents en raison de l’inclinaison de la planète. Cela crée des saisons.
Un vieux dicton dit : “Plus les jours rallongent, plus le froid se renforce”. Pourquoi fait-il souvent plus froid en janvier alors que nous gagnons du temps ?
Cela dépend de l’endroit où l’on se trouve dans le monde et de la provenance de l’air.
La surface de la Terre absorbe constamment l’énergie du Soleil et la stocke sous forme de chaleur. Elle rejette également de la chaleur dans l’espace. Le réchauffement ou le refroidissement de la surface dépend de l’équilibre entre la quantité de rayonnement solaire que la planète absorbe et celle qu’elle rejette.
Mais la surface de la Terre n’est pas uniforme. En général, la terre se réchauffe et se refroidit beaucoup plus vite que l’eau. L’eau a besoin de plus d’énergie pour augmenter et diminuer sa température, elle se réchauffe et se refroidit donc plus lentement. En raison de cette différence, l’eau est un meilleur réservoir de chaleur que la terre, en particulier les grandes masses d’eau comme les océans. C’est pourquoi nous avons tendance à observer des variations plus importantes entre le chaud et le froid dans les terres que dans les zones côtières.
Plus vous vivez au nord, plus il faut de temps pour que la quantité et l’intensité de la lumière du jour commencent à augmenter de manière significative au milieu de l’hiver, car votre position s’éloigne du soleil. Pendant ce temps, les zones qui reçoivent peu de lumière solaire continuent à émettre de la chaleur vers l’espace. Tant qu’elles recevront moins de lumière solaire que la chaleur qu’elles émettent, elles continueront à se refroidir. Cela est particulièrement vrai pour les terres, qui perdent leur chaleur beaucoup plus facilement que l’eau.
Lorsque la Terre tourne, l’air circule autour d’elle dans l’atmosphère. Si l’air qui se déplace dans votre région provient en grande partie d’endroits comme l’Arctique qui ne reçoivent pas beaucoup de soleil en hiver, vous risquez de recevoir de l’air glacial pendant longtemps. C’est ce qui se produit dans les Grandes Plaines et le Midwest lorsque de l’air froid descend du Canada.
Une masse d’air arctique glissera vers le sud jusqu’aux Plaines, au Midwest et à la Nouvelle-Angleterre au cours de la semaine à venir, apportant avec elle des températures glaciales avec des risques d’inondation.De dangereux refroidissements éoliens allant de quelques dizaines de degrés en dessous de zéro dans les plaines du nord à un chiffre dans le sud du Texas. pic.twitter.com/ZuaLQSqYm0
&mdash ; National Weather Service (@NWS) 5 février 2021
Mais si votre air traverse une masse d’eau qui maintient une température plus uniforme tout au long de l’année, ces variations peuvent être considérablement compensées. Seattle est sous le vent d’un océan, c’est pourquoi elle est plus chaude de plusieurs degrés que Boston en hiver, même si elle est plus au nord que Boston.
A quelle vitesse perdons-nous la lumière du jour avant le solstice et la regagnons-nous après ?
Cela dépend fortement de votre situation géographique. Plus vous êtes proche d’un des pôles, plus le changement de la lumière du jour est rapide. C’est pourquoi l’Alaska peut passer d’une lumière du jour quasi inexistante en hiver à une obscurité quasi totale en été.
Même pour un endroit particulier, le changement n’est pas constant tout au long de l’année. Le taux de variation de la lumière du jour est le plus lent aux solstices (décembre en hiver, juin en été) et le plus rapide aux équinoxes (mi-mars et mi-septembre). Ce changement se produit lorsque la zone de la Terre recevant la lumière directe du soleil passe d’une latitude de 23,5 N &ndash, à peu près aussi loin au nord de l’équateur que Miami &ndash, à une latitude de 23,5 S, à peu près aussi loin au sud de l’équateur qu’Asunción, au Paraguay.
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Cette vue satellite illustre les quatre changements de saison. Aux équinoxes, le 20 mars et le 20 septembre, la ligne entre le jour et la nuit est une ligne droite nord-sud, et le soleil semble se trouver directement au-dessus de l’équateur. L’axe de la Terre s’écarte du Soleil au solstice de décembre et se rapproche du Soleil au solstice de juin, diffusant plus ou moins de lumière sur chaque hémisphère. Aux équinoxes, l’inclinaison est à angle droit par rapport au Soleil et la lumière est répartie uniformément.
Que se passe-t-il de l’autre côté de la planète en ce moment ?
En ce qui concerne la lumière du jour, les gens de l’autre côté de la planète voient exactement le contraire de ce que nous voyons. En ce moment, ils sont au plus fort de l’été et profitent de la plus grande quantité de lumière du jour qu’ils auront pour l’année. Je fais des recherches sur les tempêtes de grêle argentines et les cyclones tropicaux de l’océan Indien et ces deux saisons de tempêtes par temps chaud sont bien avancées en ce moment.
Mais il y a une différence essentielle : L’hémisphère sud a beaucoup moins de terres et beaucoup plus d’eau que l’hémisphère nord. Grâce à l’influence des océans du sud, les masses terrestres de l’hémisphère sud ont tendance à avoir moins de températures très extrêmes que les terres de l’hémisphère nord.
Ainsi, même si un endroit situé sur la face opposée de la planète (123654817) reçoit aujourd’hui autant de lumière solaire que votre région en été, le temps qui y règne peut être différent des conditions estivales auxquelles vous êtes habitué. Mais il peut être amusant d’imaginer une brise chaude d’été de l’autre côté de la Terre, surtout en janvier, lorsqu’il neige.
Écrit par Deanna Hence, professeur adjoint en sciences atmosphériques, Université de l’Illinois à Urbana-Champaign.
