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Les saisons d'Uranus (1/3) : les pôles

13 mai 2017, 9 Commentaire(s)
Thèmes: Météo

Le présent blog fait écho à celui du 9 mai intitulé «météorologie planétaire» et qui se terminait par une invitation à réfléchir aux saisons d’Uranus, notamment aux pôles et à l’équateur, en sachant que l’inclinaison de l’axe de rotation de cette planète est quasiment horizontal par rapport à son plan orbital. Nous allons aujourd’hui imaginer que nous sommes au pôle nord d’Uranus et considérer les saisons en ce point. Demain, nous ferons de même, mais en nous localisant à l’équateur de cette planète géante. Attention les méninges, ça vaut un sudoku !

Météorologie et astronomie sont intimement liées dans la mesure où les saisons et les climats de la Terre dépendent directement de facteurs astronomiques, en particulier de l'inclinaison de l'axe de rotation de la Terre. Le blog d'aujourd'hui et celui de demain mettront fortement l'accent sur l'aspect proprement astronomique des saisons en s'intéressant à un cas extrême, celui d'Uranus. Cette approche est compliquée, mais devrait permettre à ceux qui survivront de mieux comprendre les climats et les saisons de la Terre.

Petit rappel sur le principe des saisons

Si l’axe de rotation de la terre était « vertical » (perpendiculaire au plan orbital),  il n’y aurait pas de saisons,  pour la simple et bonne raison que l’élévation du soleil dans le ciel serait strictement identique chaque jour de l’année ; en d’autres termes, le trajet apparent du soleil dans le ciel serait toujours le même (en l’occurrence il suivrait le chemin qui est le sien dans le ciel durant les équinoxes d’automne et de printemps).  Sachant que l’énergie reçue du soleil en un point sur la Terre dépend de l’angle que les rayons solaires font avec la surface en ce point,  les climats seraient en revanche très contrastés à la surface du globe puisque les rayons du soleil seraient perpétuellement rasants aux pôles (apportant donc peu d’énergie par unité de surface), alors que le soleil serait constamment au zénith à l’équateur(donnant le maximum d’énergie par unité de surface).

Le fait que l’axe de rotation terrestre ne soit pas vertical mais légèrement incliné fait que la Terre « penche » vers le soleil, et lui présente alternativement son hémisphère nord et son hémisphère sud en fonction de son parcours autour de lui. Entre mai et août, lorsque la Terre incline vers le soleil son hémisphère nord, le trajet apparent du soleil dans le ciel y est plus haut, et par conséquent l’énergie reçue par cette portion du globe est plus élevée ; c’est l’été. Entre novembre et février au contraire, lorsque la Terre incline son hémisphère sud vers le soleil, le trajet apparent du soleil au nord de l’équateur et y plus bas et moindre est l’énergie reçue ; c’est l’hiver. Ce principe explique bien sûr  que les hémisphères nord et sud aient des saisons différentes. Le site d'où est tiré l'illustration ci-dessous est ici (chaudement recommandé aux amateurs d'astronomie).

 

Forts de ces considérations, projetons-nous maintenant au pôle nord d’Uranus au solstice d’été.

Saisons et climats au pôle nord (et sud) d'Uranus

Pour  les besoins de la cause - et pour simplifier un peu - nous ferons comme si l’axe de rotation d’Uranus était véritablement horizontal par rapport au plan orbital (en réalité, il s’en éloigne d’environ 8°). Dans ce cas de figure, le solstice d’été représente le moment où l’axe de rotation d'Uranus pointe exactement en direction du soleil en lui présentant son pôle nord.

Une personne qui se tiendrait debout au pôle  nord aurait donc le soleil au zénith, soit droit au-dessus de sa tête, recevant du soleil le maximum d’énergie possible. Durant une journée (soit 17 heures sur Uranus), le soleil serait parfaitement immobile dans le ciel et la personne ferait simplement un tour sur elle-même.

Sachant qu’il faut 84 ans à Uranus pour faire le tour du soleil, cette situation n’évoluera que très, très lentement. Après une année en effet, le soleil ne se sera écarté de la verticale que de 4.3° ; autant dire qu’il sera pratiquement toujours au zénith. Il effectuera simplement chaque jour un tout petit cercle autour de la verticale.

S’écartant chaque année de  4.3° supplémentaires, le soleil s’abaissera progressivement sur l’horizon, pour ne l’atteindre qu’au bout de 21 ans (équinoxe d’automne). A ce moment-là, le soleil sera rasant sur l’horizon polaire, dont il fera le tour en 17 heures, sans jamais disparaître. Le coucher de soleil proprement dit durera quant à lui plusieurs semaines, puis le pôle nord d’Uranus plongera dans une interminable nuit de 42 ans. Lorsqu’il émergera à nouveau sur l’horizon 42 ans plus tard (équinoxe de printemps), il lui faudra à nouveau 21 ans pour remonter dans le ciel et atteindre le zénith (nouveau solstice d’été).

En résumé...

  1. Aux pôles d’Uranus (nord et sud), il fait alternativement jour et nuit pendant 42 ans d'affilés.
  2. Au moment du solstice (et pendant les mois qui l’entourent), le soleil est immobile dans ciel, mais la planète elle-même fait un tour complet en 17 heures.
  3. Les saisons des pôles d’Uranus sont très contrastées. Si l’on ne tient compte que de l’élévation du soleil dans le ciel, les solstices correspondraient à un climat tropical, avec le soleil au zénith, ou très proche du zénith. Lors des équinoxes, le soleil constamment rasant correspondrait cette fois à un climat véritablement polaire.  Entre les deux (soit après 10 ans environs), l’élévation moyenne du soleil (de 45°) correspondrait aux climats tempérés de la Terre.

 Ceci dit, avec un éloignement de près de 3 milliards de kilomètres du soleil (la Terre est à 150 millions de km), le soleil vu d’Uranus doit être relativement petit. De fait, Uranus ne reçoit que 3 millièmes de l’énergie solaire accordée à la Terre, (environ 4 Watts par mètre carré contre 1370 W/m2 pour la Terre) et sa température moyenne en surface est d’à peu près  -200°C.  Difficile dans ces conditions de parler véritablement de « climats ».

Voilà, en espérant que vous n'ayez pas trop mal à la tête, rendez-vous demain pour vous poser cette fois à l'équateur d'Uranus ! Ce sera un peu plus complexe...

Christophe Salamin

Commentaires (9)

  1. Sauzay Marc, 16.05.2017, 12:33

    Bravo pour cette belle leçon d'astronomie planétaire! Elle met bien en avant l'atout essentiel pour l'émergence de la vie que constitue l'inclinaison de l'axe de rotation.
    Merci à la Lune qui est réputée avoir stabilisé celui de la Terre.
    Quant aux planètes gazeuses il est de toute façon malaisé de se tenir à leur surface...

  2. Gilles, 14.05.2017, 11:58

    Je trouve excellent ce blog et c'est très bien expliqué , passionné d'astronomie, J' espère que vous continuerez sur le sujet...

  3. Thierry, 14.05.2017, 11:27

    Merci, très intéressant et compréhensible.

  4. Claude Guignard, 14.05.2017, 08:34

    C'est intéressant. Pour mieux et plus facilement comprendre il faut faire une expérience pratique avec une pomme par exemple. Cela dit les conditions qui règnent sur Uranus sont fantasques. On pourrait difficilement imaginer pire, à vues humaines du moins. Mais pour une planète si éloignée du soleil, cela n'a aucune importance. cela permet cependant de voir que sur Terre l'inclinaison de 25° sur orbite est particulièrement favorable pour la vie même si sous nos latitudes il y a des saisons que nous n'apprecions, guère.

  5. julia, 14.05.2017, 08:13

    j'adore vos blogs, explications et histoires autour de la météo, toujours intéressants et enrichissants :-) merci, julia

  6. BIETH Christophe, 13.05.2017, 17:30

    Génial je viens dans apprendre plus sur notre système solaire .

    Je me réjouis de la suite .

  7. Frederik Beeftink, 13.05.2017, 17:03

    Merci M. Salamin;

    vraiment un plaisir de vous lire et de retenir quelques bons statistiques en tête du dernier paragraph.
    F

  8. Danilo Uccelli, 13.05.2017, 10:01

    Passionnant, on se réjouis de la suite.
    Merci.

    1. Claire Grandjean, 14.05.2017, 08:58

      Magnifiques vos explications : j'ai l'impression d'avoir tout compris !!! Merci