Solstice et équinoxe

Les solstices et les équinoxes sont quatre événements astronomiques clés qui structurent l’année terrestre et marquent les transitions saisonnières. Ils résultent directement de l’inclinaison de l’axe terrestre de 23,5 degrés par rapport à la perpendiculaire au plan de l’orbite terrestre, appelé écliptique.

Les solstices

Un solstice se produit deux fois par an, quand le Soleil atteint son écart maximal au nord ou au sud de l’équateur céleste. Le solstice d’été (vers le 21 juin pour l’hémisphère nord) marque le jour le plus long. Au nord du tropique du Cancer, le Soleil atteint alors sa plus grande hauteur de l’année à midi solaire. Le solstice d’hiver (vers le 21 décembre) marque le jour le plus court. Pour l’hémisphère sud, les saisons sont inversées ; dans les régions polaires, le jour ou la nuit peuvent durer plusieurs jours.

Les équinoxes

Un équinoxe se produit aussi deux fois par an, quand le Soleil traverse l’équateur céleste. Son nom évoque une nuit égale au jour, mais les durées observées ne sont pas exactement égales. L’équinoxe de printemps (vers le 20 mars) marque le début du printemps astronomique dans l’hémisphère nord. L’équinoxe d’automne (vers le 22 ou le 23 septembre) marque le début de l’automne.

Pourquoi des saisons

Les saisons ne sont pas principalement dues aux variations de la distance Terre-Soleil. Elles résultent de l’inclinaison axiale qui modifie l’angle d’incidence des rayons solaires et la durée d’ensoleillement. Lors du solstice d’été nordique, l’hémisphère nord est incliné vers le Soleil : les rayons frappent plus directement et le jour est plus long. Six mois plus tard, c’est l’inverse.

Importance en astronomie

Certains monuments anciens témoignent de l’attention portée aux solstices. À Stonehenge, l’axe principal est orienté vers le lever du Soleil au solstice d’été et son coucher au solstice d’hiver. L’équinoxe de printemps sert également de référence pour le système de coordonnées équatoriales en astronomie : le point vernal détermine l’origine de l’ascension droite.

Exemple concret

Au solstice d’été nordique, le Soleil atteint son zénith exactement au-dessus du tropique du Cancer (latitude 23,5° nord). Au solstice d’hiver, il est au zénith au-dessus du tropique du Capricorne (23,5° sud). Aux équinoxes, il est au zénith au-dessus de l’équateur. Le mot « tropique » vient du grec tropikos, dérivé de tropê, qui évoque un tour ou un retournement : au solstice, le déplacement apparent du Soleil vers le nord ou le sud s’inverse. Les noms Cancer et Capricorne rappellent les constellations où le Soleil apparaissait aux solstices dans l’Antiquité ; la précession a depuis déplacé ces positions par rapport aux étoiles.

Le saviez-vous ?

Au-delà des cercles polaires (66,5° de latitude), le Soleil ne se couche pas pendant plusieurs jours autour du solstice d’été (soleil de minuit) et ne se lève pas pendant plusieurs jours autour du solstice d’hiver (nuit polaire). Au pôle même, le Soleil se lève une seule fois par an, autour de l’équinoxe de printemps local, et reste visible environ six mois.

Questions fréquentes

Les dates des solstices et équinoxes sont-elles fixes ?

Non, elles varient de un à deux jours d’une année à l’autre à cause du décalage entre l’année tropique (365,2422 jours) et notre calendrier de 365 jours. Les années bissextiles compensent partiellement ce décalage.

Le jour est-il vraiment égal à la nuit lors d’un équinoxe ?

Pas tout à fait. La réfraction atmosphérique fait paraître le Soleil au-dessus de l’horizon même quand il est géométriquement en dessous, et le Soleil n’est pas un point mais un disque. Résultat : le jour est légèrement plus long que la nuit aux équinoxes. La date d’égalité des durées, appelée equilux, dépend de la latitude et ne coïncide généralement pas avec l’équinoxe. Près de l’équateur, le jour observé reste plus long que la nuit toute l’année.

Toutes les planètes ont-elles des solstices et des équinoxes ?

Toutes les planètes dont l’axe est incliné ont des saisons. Mars, avec une inclinaison de 25 degrés, a des saisons similaires à celles de la Terre mais deux fois plus longues. Uranus, avec une inclinaison extrême de 98 degrés, connaît des saisons de 21 ans terrestres avec des pôles en plein soleil ou en obscurité totale.