Jour, nuit et saisons vus depuis la Terre

Le Soleil émet de la lumière. La Terre est opaque : à un instant donné, sa partie tournée vers le Soleil est éclairée, tandis que l’autre est dans son ombre propre. Pour un lieu éloigné des régions polaires, la rotation de la Terre fait généralement succéder une partie de journée éclairée et une partie nocturne.

Le Soleil ne s’éteint pas le soir et la Lune n’est pas nécessaire pour faire la nuit. Un habitant tourne avec la Terre : il voit la direction du Soleil changer dans le ciel. Ce mouvement apparent quotidien est principalement lié à la rotation terrestre. Dans un modèle simple, le cycle jour-nuit dure environ vingt-quatre heures.

Le mot « jour » peut désigner les vingt-quatre heures d’une journée ou seulement sa partie éclairée. Précise le sens choisi. La durée entre lever et coucher du Soleil n’est pas partout et toute l’année égale à douze heures. Aux hautes latitudes, certaines périodes connaissent même un jour ou une nuit prolongés.

Dans les régions tempérées du nord, près du solstice d’été, le Soleil monte plus haut à midi solaire et reste plus longtemps au-dessus de l’horizon que près du solstice d’hiver. Un bâton vertical sur un sol horizontal donne alors, à midi solaire, une ombre plus courte. Pour une même surface horizontale, un éclairage plus haut est moins étalé ; une durée d’éclairement plus longue modifie aussi l’énergie reçue.

L’axe terrestre est incliné et conserve approximativement la même orientation au cours d’une révolution autour du Soleil. Cela explique des saisons opposées dans les deux hémisphères. La proximité du Soleil ne suffit donc pas à expliquer les saisons. La révolution dure environ une année. Pour un calcul approché prenant une année de 365 jours, 365 × 24 = 8760 heures ; cette approximation n’efface pas les années bissextiles du calendrier.

Relevé fictif : au même lieu et à une même date, le Soleil se lève à 6 h 15 et se couche à 20 h 45. Entre les deux, il s’écoule 14 h 30, soit 14 × 60 + 30 = 870 minutes. Dans un modèle de vingt-quatre heures, le complément vaut 1440 − 870 = 570 minutes, soit 9 h 30. Le crépuscule est une période de transition : ce calcul ne signifie pas une obscurité totale dès le coucher.

Pour comparer deux saisons, ne choisis pas au hasard une ombre du matin et une autre du soir. Garde le même lieu, le même bâton vertical et le même moment de la journée solaire. Mesurer près de midi solaire, lorsque l’ombre est la plus courte, aide à comparer la hauteur maximale apparente du Soleil. L’heure de la montre n’est pas toujours midi solaire ; le changement d’heure peut aussi décaler les observations.

En haut, le disque représente une coupe schématique de la Terre, avec la lumière arrivant de la gauche. A est du côté éclairé ; B est du côté nocturne. Ce dessin extérieur aide à expliquer ce que vit un habitant lorsque son lieu tourne avec la Terre. La taille de la Terre, la distance au Soleil et l’atmosphère ne sont pas représentées à l’échelle.

En bas, deux dessins qualitatifs comparent un même bâton sur un sol horizontal. Les rayons du schéma de gauche descendent plus fortement : son ombre est courte. Ceux de droite arrivent plus bas : son ombre est longue. Il ne s’agit ni de deux mesures réelles ni d’un tracé de toute la course quotidienne du Soleil. Cette comparaison relie la hauteur apparente de la source à une observation au sol.