Terre & Soleil
Le terminateur
MapPlanet peut afficher la limite entre la face éclairée et la face sombre de la Terre. Cette ligne s'appelle le terminateur. Elle se déplace avec la rotation terrestre au cours de la journée et change de forme au fil des saisons à cause de l'inclinaison de l'axe de la Terre.
Terminateur jour-nuit interactif sur carte du monde et globe
Carte interactive jour-nuit de la Terre : déplacez la date et l’heure ou passez au globe pour voir comment le terminateur évolue au fil de la journée et des saisons.
Le déplacement latéral au cours de l’année n’est pas une erreur de programmation, mais fait partie de l’analemme. Il est dû à l’inclinaison de l’axe terrestre et à l’orbite elliptique de la Terre.
Le terminateur est un grand cercle
Sur une Terre sphérique, le terminateur est géométriquement un grand cercle. Son plan passe par le centre de la Terre et est perpendiculaire à la direction du Soleil. Tous les points de ce grand cercle ont un point commun : le Soleil y est exactement sur l’horizon.
Sur une carte du monde, ce cercle n’apparaît toutefois pas comme un cercle. La projection équirectangulaire de MapPlanet le déforme, parfois fortement selon la saison et son orientation par rapport à l’axe terrestre. La forme inhabituelle visible sur la carte ne vient donc pas d’une frontière compliquée sur la Terre, mais de la projection d’un simple grand cercle sur un plan.
Trois angles déterminent la position du Soleil
Trois angles suffisent pour décrire la position du Soleil en un lieu et à un instant donnés : la latitude géographique φ, la déclinaison solaire δ et l'angle horaire H.
φ - latitude géographique
Elle indique à quelle distance un lieu se trouve au nord ou au sud de l'équateur : 0° à l'équateur, +90° au pôle Nord et −90° au pôle Sud.
δ - déclinaison solaire
Elle indique la latitude au-dessus de laquelle le Soleil est au zénith. Au cours de l'année, δ varie approximativement entre −23,44° et +23,44°.
H - angle horaire
Il décrit la rotation d'un lieu par rapport au midi solaire local. Le schéma montre une vue du pôle Nord : les méridiens rayonnent autour du pôle, et H est l'angle entre le méridien du lieu et celui du midi solaire.
Des trois angles à la limite jour-nuit
La hauteur h du Soleil au-dessus de l'horizon se calcule ainsi :
- φ est la latitude du lieu.
- δ décrit la position nord-sud du Soleil au cours de l'année.
- H mesure l'écart angulaire par rapport au midi solaire local.
Sur le terminateur, le Soleil est sur l'horizon. On a donc h = 0° et sin h = 0.
En isolant φ :
Par exemple, au solstice de juin avec δ = +23,44° et H = 60° :
Un point du terminateur se trouve donc vers 49,1° sud. En répétant le calcul pour de nombreux angles horaires, on obtient la ligne sur la carte.
Pourquoi la ligne change-t-elle au cours de l'année ?
La grandeur décisive est la déclinaison solaire δ. Aux équinoxes de mars et de septembre, elle est proche de 0°. À midi solaire, le Soleil est alors au zénith sur l'équateur, et le terminateur passe par les deux pôles.
Au solstice de juin, δ atteint environ +23,44°. Le Soleil est au zénith sur le tropique nord. Au solstice de décembre, δ vaut environ −23,44° et le point subsolaire se trouve sur le tropique sud.
Pour le jour N de l’année, une approximation simple est δ ≈ −23,44° · cos(360° / 365 · (N + 10)). Elle décrit bien le cycle annuel ; MapPlanet utilise une approximation astronomique plus précise pour le calcul effectif.
Wikipédia : position du Soleil
La déclinaison au fil de l'année
Déplacez le curseur. La Terre tourne autour du Soleil tandis que son axe de rotation conserve presque la même direction dans l'espace. En dessous, δ est représenté comme l'angle entre le plan équatorial et la direction du Soleil.
Schéma simplifié ; les tailles et les distances ne sont pas à l'échelle.