Le solstice d'hiver, un événement astronomique clé, marque traditionnellement le jour le plus court de l'année. Cependant, une observation attentive révèle un paradoxe : ce n'est pas le jour où le soleil se lève le plus tard ni celui où il se couche le plus tôt. Cette subtilité découle de la complexité des mouvements terrestres et de notre manière de mesurer le temps.
Le solstice d'hiver : un marqueur saisonnier et astronomique
Le solstice d'hiver est bien plus qu'un simple marqueur saisonnier. Il survient lorsque l'un des pôles terrestres atteint son inclinaison maximale loin du soleil. Cette configuration, propre à l'hémisphère nord en décembre, résulte de l'inclinaison de 23,5° de l'axe terrestre par rapport à son plan orbital. En 2024, le solstice d'hiver aura lieu le samedi 21 décembre.
Le mot "solstice" dérive du latin "solstitium", combinant "sol" (soleil) et "sistere" (arrêter). Cette terminologie fait référence à l'illusion d'un « soleil arrêté », lorsque sa trajectoire dans le ciel semble marquer une pause avant d'inverser sa direction. Dans de nombreuses cultures anciennes, le solstice d'hiver était associé à la renaissance du soleil et célébré comme un symbole de renouveau.
Le solstice d'hiver se produit lorsque le pôle Nord est incliné à son maximum loin du soleil. En conséquence, la durée d'ensoleillement est à son minimum, avec une journée de seulement 8 heures à Paris et 7 heures à Lille. Pendant ce temps, l'hémisphère sud, lui, connaît son solstice d'été avec des journées interminables, comme en Patagonie où le soleil reste visible jusqu'à 17 heures d'affilée à Punta Arenas.
Dans l'hémisphère nord, certaines zones comme Tromsø, en Norvège, ou Barrow, en Alaska, plongent dans la nuit polaire, une obscurité totale qui peut durer plusieurs semaines. Par exemple, à Tromsø, la nuit polaire s'étend du 27 novembre au 15 janvier, offrant un contraste saisissant avec les étés où le soleil ne se couche jamais, phénomène appelé "soleil de minuit". Ce dernier est observable dans des lieux tels que Svalbard, en Norvège, ou encore Reykjavík, en Islande, où la lumière du jour persiste pendant 24 heures consécutives autour du solstice d'été.
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Pourquoi le soleil ne se lève-t-il pas le plus tard le jour du solstice ?
Le solstice d'hiver, c'est un peu le « basculement » de l'année, un moment clé où la nuit atteint son apogée et où les jours commencent, très doucement, à reprendre le dessus. Contrairement à ce qu'on pourrait croire, ce n'est pas une journée entière mais un instant précis. En 2024, il se produira le samedi 21 décembre. C’est à ce moment-là que le Soleil sera au plus bas dans le ciel à midi.
Même si le solstice marque le jour le plus court de l’année, les journées ne s’allongent pas tout de suite de manière flagrante. Pourquoi ? C’est une histoire de mécanique céleste. La Terre, en orbite autour du Soleil, suit une trajectoire légèrement ovale, et son axe est incliné. Résultat : le Soleil continue de se lever un peu plus tard jusqu’au début janvier, tandis que le coucher commence à s’allonger doucement dès la fin décembre.
Le solstice d'hiver, 21 décembre, est le jour le plus court de l'année, mais ce n'est pas à cette date que le soleil se lève le plus tard et se couche le plus tôt. En effet, le coucher le plus précoce a lieu vers le 13 décembre, tandis que le lever le plus tardif a lieu autour du 1er janvier. C’est pourquoi la durée du jour n’augmente pas encore en fin d'année. C'est à partir du 3 janvier que la durée du jour commence réellement à augmenter, en même temps que le soleil se lève plus tôt chaque jour et que le coucher de soleil se produit plus tard. En clair, à partir du 21 décembre, la durée totale de lumière commence à augmenter, mais ce n’est pas tout de suite visible. Ce n’est que début janvier qu’on commence à vraiment remarquer que les soirées gagnent un peu en lumière.
Le rôle de l'équation du temps et du temps solaire moyen
Cette « anomalie » des heures de lever et de coucher du soleil est due à l'adoption, depuis le XIXe siècle, du temps solaire moyen. Si l'on vivait encore à l'heure solaire, telle qu'elle est donnée par les cadrans solaires, le jour du solstice d'hiver serait bien le jour où le soleil se lève le plus tard et se couche le plus tôt. Mais ce temps solaire n'est pas uniforme et les astronomes utilisent depuis longtemps le temps solaire moyen, c'est-à-dire le temps solaire vrai corrigé de ses inégalités, qu'on appelle « l'équation du temps ». Cette équation du temps est responsable de l'anomalie constatée : le midi de nos montres ne coïncide pas avec le midi solaire vrai : le 6 décembre par exemple, le midi vrai arrive 9 minutes avant le midi moyen. A Noël, le 25 décembre, les deux midis coïncident ; puis le 7 janvier, le midi vrai s'observe 6 minutes après le midi moyen.
Pour expliquer ce décalage entre le 21 décembre (solstice d’hiver) et le 31 décembre (lever de soleil le plus tardif de l’année), c’est assez technique. Le « Soleil vrai » représente « l’instant de passage du Soleil par le méridien du lieu », nous précise l’Observatoire. C’est le soleil « que l’on voit dans le ciel » et qui, du fait de l’orbite de la Terre qui n’est pas un cercle parfait, n’apparaît pas au même endroit chaque jour à la même heure. Le « soleil moyen », c’est ce qui nous permet de faire référence à une même temporalité, un même fuseau horaire partout où l’on se trouve. Une sorte de « soleil fictif » basé sur notre temps civil (et pas sur la réelle position du Soleil) grâce à qui il est 12 h au même moment chaque jour, que l’on soit à Brest, Paris ou Marseille.
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En décembre, ces facteurs combinés (l’orbite et l’inclinaison de la Terre, l’axe du Soleil et cette différence entre le « Soleil moyen » et le « Soleil vrai ») créent un décalage dans l’heure de lever du Soleil. Depuis le solstice d’hiver, au fur et à mesure que les jours rallongent (puisque l’hémisphère nord se rapproche du Soleil), le Soleil semble se lever de plus en plus tard.
Lorsqu'on étudie un calendrier de 1996 indiquant les heures de levers et couchers du Soleil, on peut remarquer que le Soleil ne se lève un peu plus tôt qu'à partir de début janvier et qu'il se couche plus tard à partir de mi-décembre. Donc, le jour s'allonge d'abord par les heures post-méridiennes puis, 3 semaines après, par les heures anté-méridiennes, et ce, nonobstant la date du solstice, censée délimiter l'allongement des jours, que j'ai toujours pensé également réparti entre les heures du matin et celles de l'après-midi ! Pourquoi la variation de durée de jour ne se répartit-elle pas équitablement entre les heures anté et post-méridiennes ?
Solstice d'été
Dans notre hémisphère Nord, le solstice d'été correspond aux journées les plus longues de l'année. Le laps de temps qui sépare lever et coucher du soleil peut dépasser les 16 heures, contre tout juste 8 heures fin décembre au moment du solstice d'hiver. Le phénomène découle de l'inclinaison naturelle de la Terre par rapport au plan sur lequel elle tourne autour du Soleil. Sans ce décalage-là, les saisons telles qu'on les connaît sur notre planète n'existeraient pas !
Nous sommes officiellement en été depuis 17h54 ce vendredi. C’est le jour le plus long de l’année, mais pas celui où le Soleil se couche le plus tard contrairement à une idée commune très répandue. Nous avons officiellement basculé en été astronomique ce vendredi à 17h54m16s (pour rappel, l’été météorologique commence lui le 1er juin et se termine le 31 août). À cette heure précise, l’axe de rotation de la Terre a très exactement incliné vers notre étoile. Conséquence immédiate, jamais le soleil n’aura été aussi haut dans le ciel de toute l’année à la même heure dans l'hémisphère nord (et inversement aussi bas dans l’hémisphère sud).
Le solstice d’été est aussi le jour où le soleil se lève le plus au nord-est et se couche le plus au nord-ouest et parcourt donc la plus grande distance dans le ciel. «C’est l’origine du terme «solstice» venant du latin solstitium, de sol «soleil» et sistere «s’arrêter, retenir»», rappelle l’Institut de mécanique céleste et de calcul des éphémérides dans sa lettre d’information mensuelle. C’est ainsi le jour où, pour un lieu donné de l’hémisphère nord, la durée du jour est maximale. L’astre mettra ainsi 16h07 à parcourir tout son chemin, se levant à 5h50 pour se coucher à 21h57, ce qui en fait le jour le plus long de l’année. Contrairement à une idée très répandue, ce n’est pas le jour du solstice que le soleil se couche le plus tard! Il se couchera quelques dizaines de secondes plus tard autour du 26 juin. Mais comme il se lèvera aussi légèrement plus tard à ces dates, le jour se raccourcira bien quotidiennement d’une poignée de secondes.
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Conséquences sur les saisons et la météo
Bien que le solstice d’hiver inaugure l’hiver astronomique, l’hiver météorologique commence le 1er décembre. En France, les conséquences sont notables : la réduction de l’ensoleillement entraîne des températures plus basses et souvent des conditions hivernales rigoureuses. Cependant, le froid maximal n’arrive généralement qu’à la mi-janvier. Ce phénomène, appelé "inertie thermique", est lié à la lente réponse des masses terrestres et océaniques aux variations d’ensoleillement.
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