Solstice
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Le solstice est un événement astronomique qui se produit lorsque la position apparente du Soleil vu de la Terre atteint son extrême méridional ou septentrional en fonction du plan de l'équateur céleste ou terrestre. Il s'oppose ainsi à l'équinoxe, qui se produit lorsque la position apparente du Soleil est située sur l'équateur céleste. Tandis que les équinoxes se caractérisent par une durée égale entre le jour et la nuit[1], les solstices correspondent à une durée de jour minimale ou maximale (en dehors de la zone inter-tropiques).
Par extension, les solstices désignent les jours de l'année pendant lesquels ces événements astronomiques se produisent. Les jours avoisinant le solstice d'été sont les plus longs de l'année, tandis que ceux proches du solstice d'hiver sont les plus courts de l'année[2], en prenant comme référentiel l'hémisphère nord. La date des solstices correspond au début de l'été ou de l'hiver astronomique. Dans les régions tempérées, les solstices — comme les équinoxes — sont souvent utilisés pour définir les saisons du calendrier : ils peuvent servir à délimiter le début de l'été et de l'hiver, ou bien à marquer le milieu de ces deux saisons. Tout comme les saisons, les dates des solstices d'hiver et d'été sont inversées pour les hémisphères nord et sud.
Une année connaît deux solstices : dans le calendrier grégorien, le premier est proche du 21 juin, le second est proche du 21 décembre[3]. Ces dates changent légèrement au cours des années ; elles évoluent aussi sur les grandes périodes de temps en fonction des légers mouvements de l'axe de rotation terrestre.
Étymologie
Le terme solstice vient du latin solstitium[4] (de sol, « soleil », et sistere, « s'arrêter, retenir »), faisant référence à l’azimut du Soleil à son lever et à son coucher semble rester stationnaire pendant quelques jours à ces périodes de l'année, avant de se rapprocher à nouveau de l'Est au lever et de l’Ouest au coucher.
Le terme latin solstitium est employé à la fin de la République romaine au Ier siècle av. J.-C.. Pline l'Ancien l'emploie plusieurs fois dans son Histoire naturelle dans le même sens qu'actuellement. De même, d'un point de vue astronomique moderne, c'est la période où la déclinaison du Soleil semble constante et son mouvement apparent vers le nord ou le sud sur la sphère céleste semble s'arrêter avant de changer de direction.
Histoire
Les solstices d'hiver et d'été sont la source de nombreuses célébrations, fêtes païennes ou fêtes religieuses dans différentes cultures au cours de l'histoire.
Dans l'Égypte antique, le solstice d'été correspond à peu près au gonflement des eaux du Nil et marque le début de la nouvelle année[5],[6].
Plusieurs tribus amérindiennes célèbrent le solstice d'été par la danse du soleil[7].
Le christianisme célèbre différentes fêtes liées aux solstices, apparentées à la fête de la Saint-Jean, le 24 juin, à Noël, le 25 décembre ainsi que l'Annonciation le 25 mars.
À Stonehenge, des milliers de personnes se réunissent pour célébrer le passage à l'été.
Dans le calendrier hindou, les deux solstices sidéraux sont nommés Uttarayana et Dakshinayana. Le premier se produit vers le 14 janvier, le deuxième vers le 14 juin. Ils marquent le mouvement du soleil le long d'un zodiaque fixe par rapport aux étoiles (c'est-à-dire que les phénomènes de précession sont ignorés) et son entrée dans Mesha (un signe zodiacal qui correspondait au Bélier vers 285) et dans Tula (qui correspondait à la Balance à la même époque).
Les croyances celtiques appellent aussi le solstice « litha », qui réfère au jour où les mages récoltent des herbes dites magiques, accompagné d'un hommage à la nature[8].
Dans le néopaganisme, les célébrations des solstices correspondent à des fêtes religieuses importantes dans les mouvements druidiques, sataniste moderne et wiccans.
Le solstice d'hiver est associé à un jour férié dans plusieurs cultures telles les Saturnales romaines, Hanoucca dans la religion juive, Kwanzaa pour certains afro-américains, Sol invictus, etc.
Depuis 1982, la Fête de la musique correspond à des festivités organisées généralement le jour du solstice d'été.
Dates
| Année | Équinoxe de mars[9] |
Solstice de juin[10] |
Équinoxe de sept.[11] |
Solstice de déc.[12] | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| jour | heure | jour | heure | jour | heure | jour | heure | |
| 2001 | 20 | 13:30:44 | 21 | 07:37:45 | 22 | 23:04:30 | 21 | 19:21:31 |
| 2002 | 20 | 19:16:10 | 21 | 13:24:26 | 23 | 04:55:25 | 22 | 01:14:23 |
| 2003 | 21 | 00:59:47 | 21 | 19:10:29 | 23 | 10:46:50 | 22 | 07:03:50 |
| 2004 | 20 | 06:48:39 | 21 | 00:56:54 | 22 | 16:29:51 | 21 | 12:41:38 |
| 2005 | 20 | 12:33:26 | 21 | 06:46:09 | 22 | 22:23:11 | 21 | 18:34:58 |
| 2006 | 20 | 18:25:35 | 21 | 12:25:52 | 23 | 04:03:23 | 22 | 00:22:07 |
| 2007 | 21 | 00:07:26 | 21 | 18:06:27 | 23 | 09:51:15 | 22 | 06:07:50 |
| 2008 | 20 | 05:48:19 | 20 | 23:59:23 | 22 | 15:44:30 | 21 | 12:03:47 |
| 2009 | 20 | 11:43:39 | 21 | 05:45:32 | 22 | 21:18:36 | 21 | 17:46:48 |
| 2010 | 20 | 17:32:13 | 21 | 11:28:25 | 23 | 03:09:02 | 21 | 23:38:28 |
| 2011 | 20 | 23:20:44 | 21 | 17:16:30 | 23 | 09:04:38 | 22 | 05:30:03 |
| 2012 | 20 | 05:14:25 | 20 | 23:08:49 | 22 | 14:48:59 | 21 | 11:11:37 |
| 2013 | 20 | 11:01:55 | 21 | 05:03:57 | 22 | 20:44:08 | 21 | 17:11:00 |
| 2014 | 20 | 16:57:05 | 21 | 10:51:14 | 23 | 02:29:05 | 21 | 23:03:01 |
| 2015 | 20 | 22:45:09 | 21 | 16:37:55 | 23 | 08:20:33 | 22 | 04:47:57 |
| 2016 | 20 | 04:30:11 | 20 | 22:34:11 | 22 | 14:21:07 | 21 | 10:44:10 |
| 2017 | 20 | 10:28:38 | 21 | 04:24:09 | 22 | 20:01:48 | 21 | 16:27:57 |
| 2018 | 20 | 16:15:27 | 21 | 10:07:18 | 23 | 01:54:05 | 21 | 22:22:44 |
| 2019 | 20 | 21:58:25 | 21 | 15:54:14 | 23 | 07:50:10 | 22 | 04:19:25 |
| 2020 | 20 | 03:49:36 | 20 | 21:43:40 | 22 | 13:30:38 | 21 | 10:02:19 |
| 2021 | 20 | 09:37:27 | 21 | 03:32:08 | 22 | 19:21:03 | 21 | 15:59:16 |
| 2022 | 20 | 15:33:23 | 21 | 09:13:49 | 23 | 01:03:40 | 21 | 21:48:10 |
| 2023 | 20 | 21:24:24 | 21 | 14:57:47 | 23 | 06:49:56 | 22 | 03:27:19 |
| 2024 | 20 | 03:06:21 | 20 | 20:50:56 | 22 | 12:43:36 | 21 | 09:20:30 |
| 2025 | 20 | 09:01:25 | 21 | 02:42:11 | 22 | 18:19:16 | 21 | 15:03:01 |
À la différence des équinoxes, l'heure exacte des solstices est plus difficile à déterminer. Les variations de la déclinaison solaire deviennent plus petites à mesure que celui-ci s'approche du minimum ou du maximum. Les jours précédant et suivant les solstices, la vitesse de déclinaison est inférieure à 30 secondes d'arc par jour, moins d'un soixantième du diamètre angulaire du Soleil. Les différences de déclinaison sont presque imperceptibles à l'aide d'un sextant équipé d'un vernier ou à l'aide d'outils plus traditionnels comme un gnomon ou un astrolabe. Les variations dans l'azimut du lever et du coucher du Soleil sont également difficiles à mesurer à cause des changements dans la réfraction atmosphérique. Sans l'aide d'outils plus complexes, la précision sur le solstice ne peut être plus petite que 3 à 5 jours.
Ptolémée utilisait une méthode basée sur l'interpolation. Elle consistait à mesurer la déclinaison du Soleil à midi sur plusieurs jours avant et après le solstice afin de trouver deux jours non consécutifs possédant la même déclinaison. Le solstice est alors estimé à mi-chemin de ces deux dates. Il a été postulé qu'un intervalle de mesure de 45 jours permet d'atteindre une précision de six heures[13].
Le solstice peut être déterminé précisément avec un astrolabe, à condition de disposer d'un point intermédiaire - la Lune - visible de nuit (pour pouvoir être positionné de nuit sur la sphère céleste) et suffisamment brillant pour être visible de jour (afin de pouvoir recaler la position horaire de la sphère céleste, et positionner le Soleil sur celle-ci). Avec cette double visée, qui revient à déterminer le temps sidéral, il est possible de déterminer le moment où le Soleil passe à 90° du point vernal (intersection de l'écliptique et de l'équateur), avec la précision de la mesure (sensiblement, un jour par degré).
Calendrier grégorien
Dans le calendrier grégorien, les dates de solstices varient suivant les années (le tableau à droite les résume pour les années proches). Les faits suivants sont à prendre en compte :
- L’orbite terrestre n’est pas tout à fait circulaire et sa vitesse dépend donc de sa position (deuxième loi de Kepler). En conséquence, les saisons ont une durée inégale :
- printemps boréal (automne austral), de l’équinoxe de mars au solstice de juin : 92,7 jours ;
- été boréal (hiver austral), du solstice de juin à l’équinoxe de septembre : 93,7 jours ;
- automne boréal (printemps austral), de l’équinoxe de septembre au solstice de décembre : 89,9 jours ;
- hiver boréal (été austral), du solstice de décembre à l’équinoxe de mars : 89,0 jours.
- L'année civile standard n'est que de 365 jours ; l'année tropique est d'environ 365,2422 jours. Les solstices se produisent donc quasiment six heures plus tard d'une année sur l'autre[14]. Les années bissextiles permettent de recaler les dates de solstices d'une journée tous les quatre ans.
- Ce décalage bissextile compense légèrement trop la différence entre l'année civile et l'année tropique. Au bout de 70 ans, il conduit les solstices à se produire une journée plus tôt (ce qui est le problème du calendrier julien). Ce point est partiellement compensé par l'absence d'année bissextile pour les années divisibles par 100 (mais pas par 400).
Le solstice de juin se produit en général le 21 juin. Il est survenu le 20 juin en 2008 ainsi qu'en 2012, ce qui n'était pas arrivé depuis 1896 ; cela se reproduira en 2016, 2020, 2024, ... Il s'est produit le 22 juin en 1975 et tombera à nouveau à cette date au début du XXIIIe siècle en 2203, 2207, 2211 et 2215, puis en 2302. Le solstice de juin tombera exceptionnellement un 19 juin en 2488 et ce sera la première fois depuis la création du calendrier grégorien[15].
Le solstice de décembre a généralement lieu le 21 ou le 22 décembre. Il est tombé un 23 décembre en 1903 et il faudra attendre le début du XXIVe siècle pour le voir se produire de nouveau à cette date. Il est tombé un 20 décembre 10 fois à la fin du XVIIe siècle et tombera de nouveau à cette date à la fin du XXIe siècle et à la fin du XXVe siècle[16].
Trajectoire du Soleil
-
0° (équateur) : le Soleil atteint sa culmination minimale, n'atteignant que 66,56° au nord ou au sud. Il n'y a pas de saison et le jour dure toujours douze heures. -
20° : le Soleil culmine à 46,56° en hiver et 93,44° à l'opposé, mais il y a deux jours à l'an quand le Soleil culmine perpendiculairement à 90°. Les jours d'été sont de deux à trois heures plus longs que les jours d'hiver. Le crépuscule dure environ une heure toute l'année. -
50° : le Soleil culmine à 16,56° en hiver et à 63,44° en été. Le jour dure moins de 8 heures en hiver et plus de 16 heures en été. Les directions et angles des levers et couchers de Soleil lors des deux solstices sont très différents. En été, le Soleil ne disparaît pas suffisamment sous l'horizon pour que prenne fin le crépuscule astronomique. Au-dessus de 60° de latitude, le crépuscule civil dure toute la nuit. Au-dessus de 66,56°, le Soleil ne se couche pas en été. -
70° : en hiver, le Soleil culmine sous l'horizon à −3.44° : il ne se lève pas et la zone est plongée dans la nuit polaire (avec un crépuscule prononcé cependant). En été, il culmine à 43,44° et ne se couche pas. -
90° (pôles) : aux solstices d'hiver et d'été, le Soleil est respectivement 23,44° en dessous et au-dessus de l'horizon, quelle que soit l'heure. Le solstice d'été marque la culmination maximale du Soleil au pôle : après cette date, il descend progressivement sur la sphère céleste et atteint l'horizon lors de l'équinoxe d'automne.
Le solstice est l'un des moments où la déclinaison du Soleil sur la sphère céleste semble constante : à ces instants, sa trajectoire apparente atteint son point le plus haut ou le plus bas par rapport aux étoiles. Cependant, en raison de la nature elliptique de l'orbite de la Terre, qui engendre notamment une variation de vitesse de révolution de cette dernière, le jour du solstice ne correspond pas au jour où le Soleil se lève et se couche le plus tard ou le plus tôt[18].
L'axe de rotation de la Terre est incliné par rapport à la verticale du plan de son orbite d'environ 23° 26' et son orientation reste constante au cours d'une révolution autour du Soleil. En conséquence, pendant une moitié de l'année, l'hémisphère nord est plus incliné vers le Soleil que l'hémisphère sud, avec un maximum vers le 21 juin. Pendant l'autre moitié l'hémisphère sud est plus incliné que l'hémisphère nord, avec un maximum vers le 22 décembre. Les moments où ces inclinaisons sont maximales sont les solstices.
Au solstice de juin, la déclinaison du Soleil atteint +23° 26' ; au solstice de décembre, -23° 26'. Le reste de l'année, elle évolue entre ces deux extrêmes.
Les solstices ne sont pas liés à la distance entre la Terre et le Soleil, variable du fait de son excentricité orbitale : la Terre atteint son aphélie au début juillet et son périhélie au début janvier. Cependant, par suite des cycles de Milanković, l'inclinaison de l'axe terrestre et son excentricité orbitale évoluent au fil du temps : dans 10 000 ans, le passage au périhélie se produira au même moment que le solstice de juin, et le passage à l'aphélie lors du solstice de décembre.
Lors du solstice de juin, le point subsolaire atteint la latitude 23° 26' nord, c'est-à-dire celle du tropique du Cancer[19] : l'un des points situés sur ce parallèle perçoit le centre du Soleil exactement au zénith. On reconnait le solstice d'été en raison de la durée minimale de la nuit et la durée maximale du jour. C'est également le jour où le Soleil se lève le plus au nord-est, passe au méridien avec une hauteur maximale et se couche le plus au nord-ouest. Lors du solstice de décembre, le point subsolaire atteint la latitude 23° 26' sud, c'est-à-dire celle du tropique du Capricorne.
Les points de la surface terrestre situés à la latitude 66,56° nord (c'est-à-dire sur le cercle Arctique) perçoivent le centre du Soleil juste sur l'horizon à minuit lors du solstice de juin. La même chose se produit lors du solstice de décembre pour les points du cercle Antarctique, par 66,56° sud.
Notes et références
- Observatoire de Paris, « La durée des jours et des nuits », Astronomie et mécanique céleste;
- Gouvernement du Québec, Saisons, 2013-08-30
- Martine Tabeaud et Christophe Magdelaine, « Variations climatiques naturelles de la Terre », sur notre-planete.info (consulté le )
- Bruno Mauguin, « Le Solstice », Espace des sciences de Rennes Bretagne, 2013
- Nicolae Iuga, « La psychologie des mystères dans l’Egypte antique selon Hérodote », Les cahiers psychologie politique, numéro 9,
- Collectif, « On A Déchiffré Le Ciel Des Egyptiens », Ciel Et Espace N° 398,
- Anne Garrait-Bourrier, « Spiritualité et fois amérindiennes : Résurgence d’une identité perdue », Cercles, vol. 15, (lire en ligne), p.74
- Maxime Pargaud, « Solstice d'été, ce jour de fêtes», Le Figaro, 21 juin 2013
- Équinoxe de printemps entre 1583 et 2999
- Solstice d’été de 1583 à 2999
- Équinoxe d’automne de 1583 à 2999
- Solstice d’hiver
- (en) R. Kolev, « Early Greek Solstices and Equinoxes », Journal for the History of Astronomy, vol. 32, no 107, , p. 154-156 (résumé)
- « Saisons, équinoxes et solstices », Météo Média, 2013
- P. Rocher, « Solstice d'été - date des solstices d'été de 1589 à 2999 », sur imcce.fr (consulté le )
- P. Rocher, « Solstice d'hiver - date des solstices d'hiver de 1589 à 2999 », sur imcce.fr (consulté le )
- (en) « Paths of the Sun », sur astro.unl.edu, Université du Nebraska à Lincoln (consulté le )
- « La nuit tombe déjà plus tard », sur leparisien.fr,
- « Lune, tropique du Cancer, année bissextile », sur guichetdusavoir.org, 06/07/2005 à 13:43 (consulté le )
Voir aussi
Articles connexes
Liens externes
- Dates des solstices et des saisons en général, sur le site officiel de l'IMCCE (Institut de mécanique céleste).
- Comment sont définis les solstices ?, sur le site de l'ENS Lyon.
