21 décembre: arrivée officielle de l'hiver

Mardi 20 décembre 2016 à 10 h 12 - Cette année, l’hiver astronomique débute officiellement mercredi 21 décembre à 5 h 44, le moment pendant lequel l'hémisphère Nord est le plus incliné par rapport au Soleil. Cette journée est également celle où la durée du jour sera la plus courte dans notre moitié du monde.

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Le solstice d'hiver marque le début officiellement de l'hiver astronomique et des mois les plus froids. Le 21 décembre est aussi un pivot: les journées qui jusqu'à ce jour raccourcissaient commenceront désormais à allonger de nouveau et atteindront leur durée maximale au moment du solstice d'été.

Lever de soleil du jour le plus court de l'année, cliché de Mark Hopper de Belleville en Ontario.

C’est l’inclinaison de la Terre par rapport au Soleil qui cause cette variation de la durée du jour tout au long de l’année, et c’est cette même inclinaison qui est responsable des variations de température et des saisons. En effet durant l’été, l’inclinaison de la Terre est telle que l’hémisphère Nord reçoit la lumière du Soleil de façon la plus directe. Puisque la durée du jour est plus longue, on accumule aussi le plus de chaleur. Le phénomène inverse est observé en même temps dans l’hémisphère Sud, caractérisé par des jours courts et une réception moins directe des rayons solaires. C'est pourquoi les saisons sont inversées entre les hémisphères. Lorsque les rayons frappent l'Équateur le plus directement, il s'agit alors du printemps et de l'automne dans les hémisphères, saisons encore une fois inversées entre le Nord et le Sud.

Cette carte de la Terre montre à quel point l'hémisphère Nord est sombre le 21 décembre à 5 h 44, l'heure du solstice. Tandis que le pôle Nord est privé de lumière pendant plusieurs semaines, c'est l'inverse pour le pôle Sud. Crédit : timeanddate.com

À Montréal par exemple, à l’approche du solstice d'hiver, l’inclinaison de la Terre fait en sorte que le Soleil est au plus bas à l'horizon. Les rayons du Soleil sont moins directs et les journées plus courtes. La durée du jour est alors d’environ 7 heures. Dès la fin décembre, les jours allongent pour atteindre environ 16 heures en juin au solstice d’été.

Pourquoi les saisons n’arrivent-elles jamais au même moment d’une année à l’autre ?

Étant donné qu’une année solaire dure 365,26 jours, il y a un décalage d’à peu près 6 heures d’une année à l’autre. C’est d’ailleurs la raison pour laquelle les années bissextiles ont été créées, permettant ainsi de rattrapper le décalage et faisant en sorte que les dates mentionnées sur les calendriers correspondent à la position réelle de la Terre par rapport au Soleil. Ainsi en ajoutant une journée, soit le 29 février tous les 4 ans, le calendrier civil est synchronisé avec le calendrier solaire.

Quelle est la durée du jour au moment du solstice d'hiver?

La réponse est en lien direct avec la forme du Soleil et avec les caractéristiques physiques de l’atmosphère terrestre d’autre part. Au coucher du Soleil, celui-ci n’étant pas un simple point, mais une sphère, son bord lumineux (encore appelé limbe en astronomie) reste visible même si le centre du Soleil est situé en dessous de l’horizon. L’atmosphère terrestre a la capacité de réfracter (dévier) la lumière solaire ce qui signifie que même si le limbe du Soleil est situé sous l’horizon, les rayons peuvent encore atteindre la surface de la Terre. De cette manière, au coucher du Soleil, l’atmosphère crée un effet de réfraction qui permet de voir le Soleil quelques minutes de plus même si celui-ci est descendu sous l’horizon. C’est ce qui explique cette différence en ce qui concerne la durée du jour d'une année à l'autre. 

La durée totale du jour le 21 décembre 2016 sera de 8 h 40 à Montréal, durée qui varie légèrement en fonction du point géographique.