Saison - Définition

Introduction

Animation montrant les différentes saisons sur Terre.

La saison est une période de l'année qui observe une relative constance du climat et de la température. D'une durée d'environ trois mois (voir le tableau Solstice et Équinoxe ci-dessous), la saison joue un rôle déterminant sur l'état de la végétation qui dépend essentiellement de facteurs climatiques. L'expression : fruits et légumes de saison illustre parfaitement l'influence de la saison sur l'état de la végétation.

D'un point de vue astronomique, une saison correspond à l'intervalle de temps que la Terre occupe sur une portion de l'espace lors de sa révolution autour du Soleil. C'est l'inclinaison de l'axe des pôles combinée à la révolution de la Terre autour du Soleil, qui fait qu'il se produit une alternance des saisons ; qui proviennent de la variation d'ensoleillement induite par l'orientation changeante vis à vis du rayonnement solaire. Elles correspondent aux périodes qui séparent le passage de la Terre à certains points de son orbite ou, réciproquement, du Soleil à certains points de la sphère céleste, et que la mécanique céleste désigne par les équinoxes et les solstices.

Ainsi, dans les zones de climat tempéré, les saisons astronomiques correspondent grossièrement à quatre phases d'évolution du climat dans l'année : printemps, été, automne, hiver. Dans les zones de climat tropical, on parle également de saisons mais dans le sens de saison des pluies et de saison sèche.

Variations climatiques et mécanique céleste

Les variations climatiques saisonnières sont créées par un double facteur : d'une part la révolution de la Terre autour du Soleil, et d'autre part l'inclinaison de l'axe nord-sud de rotation journalière de la Terre par rapport au plan de son orbite autour du Soleil (écliptique).

En fonction de la position de la Terre par rapport au Soleil sur son orbite, la zone qui reçoit les rayons du Soleil de façon perpendiculaire se modifie donc. Plus les rayons arrivent proches de la perpendiculaire (c’est-à-dire plus le Soleil est proche du zénith), plus il fait chaud.

Alternance des saisons dans l'hémisphère Nord.

Pour un observateur terrestre, tout au long de l'année, le Soleil, bien que fixe, semble osciller autour de l'équateur, de sorte qu'il éclaire perpendiculairement et successivement, comme l'indique la table située ci-dessous :

1. l'équateur, vers le 20 ou 21 mars, à l'équinoxe de printemps (hémisphère nord) ou d'automne (hémisphère sud) ;
2. le tropique du Nord, vers le 20 ou 21 juin, au solstice d'été (hémisphère nord) ou d'hiver (hémisphère sud) ;
3. l'équateur, de nouveau, vers le 22 ou 23 septembre, à l'équinoxe d'automne (hémisphère nord) ou de printemps (hémisphère sud) ;
4. le tropique du Sud, vers le 21 ou 22 décembre, au solstice d'hiver (hémisphère nord) ou d'été (hémisphère sud).

Les noms des saisons et les variations climatiques sont donc inversés dans les deux hémisphères.

Du nord au sud (ou de haut en bas) : le tropique du Cancer, l'équateur et tropique du Capricorne.

Effets thermiques des saisons

Selon une idée reçue assez courante, les saisons dépendraient de la distance Terre-Soleil, la Terre étant plus proche du Soleil en hiver qu'en été. Cette idée est fausse, car elle n'explique ni les variations de la durée du jour, ni l'inversion des saisons entre les hémisphères austral et boréal. La distance moyenne Terre-Soleil est de 150 millions de km avec une variation annuelle de + ou - 2,5 millions de km (soit 1,6 %). Actuellement, la Terre est au plus proche du Soleil (périhélie) vers le 3 janvier et au plus loin (aphélie) vers le 4 juillet, soit respectivement (pour l'hémisphère nord) environ 2 semaines après le solstice d'hiver (pour le périhélie), et le solstice d'été (pour l'aphélie). C'était l'inverse il y a 12 900 ans, selon le cycle de précession des équinoxes.
De par la variation de la distance Terre-Soleil, les saisons devraient avoir un contraste plus grand dans l'hémisphère sud par rapport à l'hémisphère nord. Seulement, très souvent des effets locaux (proximité des océans, vents dominants…) viennent contredire cette prévision.
Cette variation a une autre conséquence, car la Terre se déplace plus vite autour du Soleil lorsqu'elle en est plus près. De ce fait, la saison sur laquelle tombe le 3 janvier est la plus courte. Un calcul simple à partir de la table ci-dessous le démontre : 92 jours pour le printemps, 94 jours pour l'été, 90 jours pour l'automne, 89 jours pour l'hiver. C'est vrai pour les saisons de l'hémisphère nord, alors que pour le sud, c'est l'été qui est la saison la plus courte et l'hiver la plus longue.

L'effet de ce phénomène sur les différences de climat entre les deux hémisphères est une question intéressante, qui donne dans le cas de la Terre un résultat surprenant :

• La différence de température globale, qui serait d'environ 4 °C entre le périhélie et l'aphélie avec une surface uniforme, est en fait étonnamment inversée !
  ⇒ C'est lorsque la Terre est au plus proche du Soleil que sa surface est (globalement) la plus froide !
  Ceci est dû principalement au déséquilibre du rapport terre/océan entre les 2 hémisphères : l'hémisphère sud étant à 90 % marin. Le phénomène de l'inertie thermique élevée des océans (effet de la capacité thermique élevée de l'eau) dominerait les autres effets (ex : albédo différent).
  ⇒ La température globale intégrée de la Terre serait ainsi plus élevée à l'aphélie (qu'au périhélie) de 2,3 °C.

Effets thermiques des saisons
Diagram was calculated (Abscisse: 21. of each month) Calculation based on data published by Jones et al.	The picture shows Figure 7 as published by Jones et al.

Autre exemple :

• Avec une surface plus uniforme (albédo, inertie thermique), la forte excentricité de l'orbite de la planète Mars impose des différences de température globale de plus de 20 °C, entre l'aphélie et le périhélie de cette planète.