Course apparente du Soleil

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Préambule

Rappel des avertissements préalables sur les sources des infos de cette partie.

Le Soleil a une course apparente dans le ciel qui possède plusieurs particularités intéressantes à connaître. Bien entendu, pas un mot sur ces phénomènes à l'école, des gens de 70 ans découvrant qu'on peut voir la Lune en plein jour !

Ainsi, très peu savent qu'au solstice d'été du 21 juin, dans l'hémisphère Nord, le Soleil se lève et se couche orienté au nord, alors qu'à midi il est orienté vers le Sud. Et oui, même les façades au Nord peuvent être éclairées directement par le Soleil !

Trajectoire variant selon les saisons

Cette image est valable pour toutes les latitudes identiques à Paris. En bas au centre, le gars sur sa chaise longue observe l'horizon. Aux équinoxe, il voit le Soleil se lever plein Est, Au Solstice d'été du 21 juin (jour le plus long de l'année) le Soleil se lève Nord-Est à son maximum vers le Nord. Entre l'équinoxe de printemps et l'équinoxe d'automne, le Soleil se lève plus au Nord qu'en plein Est, dans un angle variant, pour Paris, de 38° au solstice à 0° aux équinoxe. Ensuite, pendant les 6 mois de période froide, le Soleil se lèvera plus au Sud, dans un angle variant de 0 à 36°. La courbe sur l'image marquée "en hiver" correspond à la trajectoire du Soleil lors du solstice d'hiver du 21 décembre.

Si on regarde la trajectoire lors du Solstice d'été, le Soleil se lève à 38° côté Nord, à midi il est environ 38° côté Sud, puis se recouche de nouveau 38° côté Nord. Ainsi, une façade plein Nord sera quand même éclairée une partie de la journée (sauf autour du midi solaire), contrairement à la croyance populaire. Cela est du à la rotondité de la Terre et à son inclinaison par rapport à l'écliptique, utilisez une mapemonde en posant un doigt dessus, faite la tourner et imaginez ce que voit le haut du doigt pour un objet au même niveau de la mapemonde qui représente le Soleil.

Plus on monte au Nord, et plus le point de lever de Soleil se décale au Nord, et donc la durée du jour augmente. Arrivé au cercle polaire, le Soleil ne se couche plus et est tout le temps visible pendant quelques jours à semaines plus on monte au Nord (idem pour l'hémisphère Sud). Il se produit la même chose, plus on monte au Nord, avec la trajectoire du Soleil en hiver. Elle se décale vers le Sud de plus en plus (nuits plus longues) jusqu'au cercle polaire où le soleil ne se lève plus.

Inversement, plus on se rapproche de l'équateur, plus cet écart de trajectoire été-hiver du Soleil se réduit, mais jamais au point que le Soleil se lève plein Est en permanence, à cause de l'inclinaison par rapport à l'écliptique (aux solstices un des tropiques est l'équateur).

L'angle que fait l'équateur céleste avec le zénith (l'axe normal à la surface terrestre sur laquelle on se trouve, dirigé vers le haut) est égal à la latitude du lieu (49° pour Paris, 43.4° pour Toulouse, 23° pour la Havane). Donc plus on monte au Nord, plus la trajectoire du Soleil se rapporche de l'horizon, plus on va vers l'équateur, plus elle se redresse.

Solstice d'été, le Soleil à Paris toujours balaye 270° de l'horizon, 180° aux équinoxes et 90° seulement au solstice d'hiver.

Réfraction par l'atmosphère

Le jour de l'équinoxe, vous allez vérifier si ce que je dit plus haut est vrai, et après mesure il s'avère que le Soleil, au lieu d'être plein Est, est encore légèrement Nord-Est (env. 0.5°) ! Comment c'est possible ?

Image toujours valable pour Paris. A cause de la réfraction de l'atmosphère, le Soleil va aparaître à nos yeux ébahis quelques temps avant sa position réelle, sur le principe du mirage. Sur l'image, le rond trait plein est le Soleil, sous l'horizon, et qui va bien se lever plein Est, et en trait pointillé le Soleil qu'on voit, et qui du coup passe plus au Nord.

Ainsi, à cause de la réfraction, le Soleil nous apparait plus haut dans le ciel d'une hauteur équivalente à peu près à son diamètre.

Hauteur maximale dans le ciel atteinte par le Soleil

Image toujours valable pour Paris. Le midi solaire est le moment de la journée où Soleil est au plus haut, quand l'ombre d'un bon est minimale et uniquement orientée vers le Nord. A Paris, au moment des équinoxe, le Soleil au plus haut est sur l'équateur céleste, à 41° de l'horizon (90° du zénith moins la latitude de Paris de 49°). Il faut rajouter 23° pour avoir sa position la plus haute en été (64°, solstice d'été) et enlever 23° pour avoir sa position la plus basse (18°, solstice d'hiver).

Résumé pour l'hémisphère Nord

En hiver, le soleil se lève au sud-est et se couche au sud-ouest

À l’équinoxe, le 21 mars et le 21 septembre, le soleil se lève à l’est et se couche à l’ouest

En été, le soleil se lève au nord-est et se couche au nord-ouest

Le soleil est toujours au sud à midi solaire, sa hauteur dans le ciel est alors maximale

Pour en savoir plus...

Cette page source de cette page, une étude sur le déplacement apparent du Soleil pour un automatisme de suivi de PV.

Une page sur les persiennes solaires, d'où j'ai tiré le résumé.

à suivre...