Vous savez sans doute que le solstice d’été correspond au jour le plus long de l’année. Mais en connaissez-vous les mécanismes ? Savez-vous comment est perçu ce jour particulier ailleurs sur la planète ? Petit tour d’horizon.

Certains des éléments du site mégalithique de Stonehenge sont alignés pour repérer facilement le lever et le coucher du Soleil au solstice d’été. Une preuve que ce jour est important depuis des millénaires pour l’Homme. Image : andrewmroland – AdobeStock

Synonyme d’arrivée de la saison estivale, le solstice d’été a lieu une seule fois dans l’année. Dans l’hémisphère nord, il se produit aux alentours du 21 juin.

Le solstice d’été est le jour le plus long

En astronomie, le solstice se définit comme le moment où le Soleil apparaît le plus écarté de l’équateur céleste : cela correspond à un angle (appelé déclinaison) de +23° 26’ dans l’hémisphère nord.

En pratique, cela signifie que le Soleil est à sa plus grande hauteur dans le ciel de l’année. Mais aussi que sa trajectoire dans le ciel est la plus longue car il se lève bien au-delà de l’est, côté nord, et de même se couche bien au-delà de l’ouest.

Le mot solstice vient du latin sol – soleil – et stare – s’arrêter – : une origine qui s’explique par la hauteur maximale atteinte par le Soleil dans le ciel, ou bien par les positions extrêmes de son lever et de son coucher ce jour-là.

Illustration montrant la trajectoire du Soleil pour un observateur terrestre en France métropolitaine. Au solstice d'été, la trajectoire inclinée fait monter le Soleil au plus haut et la trajectoire est la plus longue. Au solstice d'hiver, la trajectoire du Soleil est au plus bas et la plus courte.
Comparaison de la longueur des trajectoires du Soleil dans le ciel pour le solstice d’été, le solstice d’hiver et les équinoxes. Cette représentation est valable pour les latitudes proches de 47° nord (centre de la France métropolitaine). Pour d’autres latitudes, les trajectoires sont différentes. Élément d’illustration : brgfx – freepix

Pourquoi y-a-t-il un jour le plus long ?

S’il y a un jour le plus long, c’est que la durée des jours varie. L’explication de cette variation est à chercher dans la combinaison de deux paramètres. Le premier est l’inclinaison de l’axe de rotation de la Terre par rapport au plan de son orbite, qui est de 23° 26’, axe qui pointe toujours dans la même direction, celle de l’Étoile polaire. Et le second la révolution de la Terre autour du Soleil.

L’axe pointant toujours dans la même direction lorsque la Terre avance sur son orbite, l’éclairement reçu du Soleil privilégie tantôt l’hémisphère nord, tantôt l’hémisphère sud. Si bien que pour un endroit donné à sa surface, la trajectoire apparente du Soleil dans le ciel évolue. La conséquence est que cette trajectoire s’allonge ou diminue, ce qui entraîne une variation de la durée du jour.

Illustration montrant l'inclinaison de la Terre sur son orbite par rapport au soleil, ainsi que la position des solstices et des équinoxes.
Éclairement de la Terre par le Soleil en fonction de sa position sur son orbite. Cet éclairement varie au fil de l’année, ce qui explique la variation de la durée du jour.

Que se passe-t-il au solstice d’été ?

Dans le cas particulier du solstice d’été, la Terre se trouve à l’endroit de son orbite où l’hémisphère nord reçoit le plus verticalement possible les rayons du Soleil. Quel que soit le lieu où vous vous trouvez au nord de l’équateur, la durée du jour est la plus longue de l’année et par opposition, la nuit est la plus courte.

Illustration montrant la Terre inclinée au solstice : l'inclinaison est maximale par rapport aux rayons du Soleil. Des lignes de couleur matérialisent la durée du jour et de la nuit à différentes latitudes.
Inclinaison de la Terre par rapport aux rayons solaires aux alentours du solstice d’été de l’hémisphère nord. Pour une latitude donnée, le trait rouge indique la durée du jour et le trait jaune celle de la nuit.

Mais ce n’est pas tout. En raison de la rotondité de la Terre, le solstice d’été est perçu différemment selon la latitude où vous vous trouvez. Voici un petit aperçu de ce qu’il est possible de voir le 21 juin dans l’hémisphère nord à quelques latitudes particulières, qui ont été également figurées sur l’illustration ci-dessus par les traits rouges et jaunes :

  • un observateur situé à l’équateur (latitude 0°) voit le Soleil culminer à une hauteur de 66° 34′ entre le nord et le zénith. La durée du jour est de 12h 09min comme tous les autres jours de l’année : une spécificité de cette latitude, où le “jour le plus long” n’existe donc pas ! Sur l’illustration ci-dessus, le trait rouge à l’équateur représentant le jour est égal au trait jaune représentant la nuit.
  • un observateur situé à la latitude moyenne de la France métropolitaine (47° nord) voit le Soleil culminer à sa hauteur maximale, 66° 34′, entre le sud et le zénith. La durée du jour est de 15h 40min (à comparer aux 8h 30min de jour lors du solstice d’hiver – le jour le plus court de l’année). Sur l’illustration, le trait rouge à 47° nord est beaucoup plus long que le trait jaune.
  • un observateur situé sur le cercle polaire arctique (66° 34’ nord) constate que le Soleil culmine à la hauteur de 23° 26′. De plus, le jour du solstice, le Soleil ne passe pas derrière l’horizon : il touche celui-ci à minuit avant de s’élever à nouveau. Sur l’illustration, le trait rouge au cercle polaire arctique est le seul, il n’y a pas de nuit.
  • un observateur situé au Pôle nord (90° nord) voit le Soleil faire un tour complet du ciel en restant à la même hauteur de 23° 26’. Sur l’illustration, le Pôle nord matérialisé par l’axe de rotation de la Terre tourne sur lui-même en 24h, sans changer de position par rapport aux rayons solaires.

Solstice d’été dans un hémisphère, solstice d’hiver dans l’autre

Tout comme il y a un jour le plus long dans l’année, il y a aussi un jour le plus court : c’est le solstice d’hiver. Les deux sont intimement liés car lorsque nous sommes au solstice d’été dans l’hémisphère nord, c’est le solstice d’hiver dans l’hémisphère sud. Le solstice d’hiver de l’hémisphère nord qui se produit autour du 21 décembre correspond donc au solstice d’été de l’hémisphère sud !