L'AXE INCLINÉ DE LA TERRE
L'extraordinaire voyage de la Terre, L'axe incliné, est un documentaire scientifique (0h49) qui s'intéresse à l'axe d'inclinaison de la Terre estimé à un angle de 23°, provoquant par conséquence les changements de climats, particularité également à l'origine de phénomènes climatiques dramatiques. Ce dernier épisode montre la venue du printemps dans l'hémisphère nord avec les beaux jours qui s'installent, les animaux mettent bas et les arbres bourgeonnent... Episode 3/3.
L'inclinaison de l'axe est une grandeur qui donne l'angle entre l'axe de rotation d'une planète et une perpendiculaire à son plan orbital. Dans le cas de la Terre, cet angle était de 23°26'14,89" au 1er janvier 2014. On parle plus couramment de l'inclinaison de l'écliptique sur le plan de l'équateur, angle qui est égal au précédent. Assimilant parfois inclinaison de l'axe et inclinaison de l'écliptique, on parle aussi d'obliquité de l'écliptique. Du fait de la précession, l'inclinaison de l'axe de la Terre perd de nos jours environ 0,4681" par an.
Selon Ptolémée, ce fut Ératosthène, entre 276 et 194 avant J.-C., qui fut le premier à démontrer l'inclinaison de l'écliptique sur l'équateur. Il établit sa valeur à 23°51', mais Pythéas avait déjà effectué ces calculs presque un siècle avant grâce à ses mesures faites à Marseille et validées par l'observation du Soleil de minuit au-delà du cercle polaire lors de son expédition vers 325 à 300 av. J.-C. L'astronome danois Tycho Brahe, la détermina en 1587 à 23°30'30".
D'un point de vue astronomique, c'est l'existence et le maintien de cette inclinaison naturelle qui entraine, par le déplacement de la planète sur son orbite, la succession des saisons. Ainsi, pour la Terre, de mars à septembre, la partie nord du globe voit le Soleil plus haut à midi dans le ciel que la partie sud, et c'est l'été dans l'hémisphère nord. Comme les rayons solaires arrivent sur Terre avec un angle plus proche de 90°, une même unité de surface reçoit plus de rayons lumineux qu'à midi dans le sud à la même époque. Du fait de cette inclinaison, le Soleil se lève plus tôt, se couche plus tard, et les jours sont de fait plus longs. Les rayons solaires dans l'hémisphère sud sont beaucoup plus inclinés et arrosent une plus grande surface, ils distribuent donc moins de chaleur par unité de surface, c'est l'hiver. Le Soleil paraît aussi plus bas sur l'horizon et les jours sont plus courts, avec un astre qui se lève plus tard et se couche plus tôt.
Ces effets sont d'autant plus prononcés que la latitude de l'observateur est grande. À l'équateur, l'effet est d'ailleurs strictement nul, et la durée du jour et de la nuit ne varie pas, même si la position du Soleil dans le ciel varie. Aux pôles, l'effet est extrême, si bien que le jour et la nuit y durent 6 mois chacun.
Une propriété importante de l'obliquité de la Terre est la variation cyclique de sa valeur. Celle-ci varie entre 24,5° et 22,1°, suivant un cycle de 41.000 années. Les saisons varient donc suivant les millénaires de forte inclinaison ou d'inclinaison plus faible, une inclinaison plus forte impliquant des saisons plus marquées. Ce caractère cyclique est utilisé en cyclostratigraphie. Il a été démontré récemment par J. Laskar que la Lune stabilise la valeur de l'obliquité autour de 23°, et l'empêche ainsi de varier de façon chaotique.
D'après W.R. Ward, le rayon de l'orbite de la Lune, lequel est en permanence en train de croître à cause des effets de marées, passera de 60 à 66,5 fois le rayon de la Terre en environ 1,5 milliard d'années. Une résonance planétaire se produira alors, induisant des oscillations de l'inclinaison entre 22° et 38°. Ensuite, en approximativement 2 milliards d'années, quand la Lune atteindra la distance de 68 fois le rayon de la Terre, une autre résonance provoquera de plus grandes oscillations, entre 27° et 60°. Ceci aura des effets extrêmes sur le climat.
La position de la Terre par rapport au Soleil change en permanence en fonction des paramètres de l’excentricité de l’orbite terrestre qui varie entre 0,005 et 0,05 sur une période de 100.000 ans, de l’inclinaison de la Terre qui varie par rapport au plan de l’écliptique sur une période de 41.000 ans, et de la précession des équinoxes qui entraîne un mouvement de l’axe de rotation de la Terre sur un cône de révolution au cours d’une période de 21.000 ans.
La variation de ces paramètres orbitaux modifie sans cesse la position et l’exposition de la Terre par rapport au Soleil. Ces variations sont faibles. Elles sont pourtant suffisantes pour modifier la part de l’énergie solaire qui arrive sur Terre. Ces changements sont à l’origine de la théorie qui permet d’expliquer les grands changements climatiques que l’on observe depuis deux millions d’années sur notre planète. C’est la théorie astronomique de Milankovitch.
Les petites variations orbitales entraînent de grands cycles climatiques sur des périodes de 100.000 ans. On observe une série de longues périodes glaciaires, suivies par des périodes interglaciaires plus courtes, d'une durée de 10.000 à 20.000 ans, mais aussi plus chaudes. La différence de température moyenne entre ces périodes est de l’ordre de 5°C sur la planète.
La période interglaciaire dans laquelle nous vivons a débuté il y a 11.000 ans. Elle pourrait durer encore plusieurs dizaines de milliers d’années, ce qui permet de relativiser le discours actuel sur le réchauffement de la planète attribué trop souvent aux activités humaines seules, sachant bien-sûr que l'homme est un gros pollueur, alors que ces cycles et l'activité solaire en sont également la cause.
- Les trois documentaires de la série :
- Voir aussi :
ASTRONOMIE : La révolution de la Terre
PLANÈTE TERRE : L’Odyssée des Origines
L'EMPIRE DU SYSTÈME SOLAIRE - La série des 5 documentaires
Vidéos sur la Terre - Le Système solaire