Tout ce que vous devez savoir sur l'orbite de la Terre et le changement climatique

La science du climat est une affaire compliquée, et comprendre dans quelle mesure le changement climatique est dû à l'homme nécessite également une compréhension des puissants cycles naturels de la Terre. L'un de ces cycles naturels implique l'orbite de la Terre et sa danse compliquée avec le soleil.

La première chose que vous devez savoir sur l'orbite de la Terre et ses effets sur le changement climatique est que les phases orbitales se produisent sur des dizaines de milliers d'années, donc les seules tendances climatiques que les modèles orbitaux pourraient aider à expliquer sont celles à long terme.

Même ainsi, regarder les cycles orbitaux de la Terre peut encore offrir une perspective inestimable sur ce qui se passe à court terme. Plus particulièrement, vous pourriez être surpris d'apprendre que la tendance actuelle au réchauffement de la Terre se produit malgré une phase orbitale relativement froide. Il est donc possible de mieux apprécier à quel point le réchauffement anthropique doit avoir lieu en contraste.

Pas aussi simple qu'on pourrait le penser

Beaucoup de gens pourraient être surpris d'apprendre que l'orbite de la Terre autour du soleil est beaucoup plus compliquée que les simples diagrammes étudiés dans les classes de sciences de l'enfance. Par exemple, il y a au moins trois façons principales dont l'orbite de la Terre varie au cours des millénaires: son excentricité, son obliquité et sa précession. La position de la Terre dans chacun de ces cycles a un effet significatif sur la quantité de rayonnement solaire - et donc de chaleur - à laquelle la planète est exposée.

Découvrez cette vidéo éducative incontournable pour une présentation visuelle sur l'orbite compliquée de la Terre:

Excentricité orbitale de la Terre

L'orbite de la Terre autour du soleil est plus un ovale qu'un cercle. Le degré de l'ellipse orbitale d'une planète est appelé son excentricité. Cette image montre une orbite avec une excentricité de 0, 5. (Photo: NASA)

Contrairement à ce qui est décrit dans de nombreux diagrammes du système solaire, l'orbite de la Terre autour du soleil est elliptique, pas parfaitement circulaire. Le degré de l'ellipse orbitale d'une planète est appelé son excentricité. Cela signifie qu'il y a des périodes de l'année où la planète est plus proche du soleil qu'à d'autres moments. De toute évidence, lorsque la planète est plus proche du soleil, elle reçoit plus de rayonnement solaire.

Le point auquel la Terre passe le plus près du soleil est appelé périhélie, et le point le plus éloigné du soleil est appelé aphélie.

Il s'avère que la forme de l'excentricité orbitale de la Terre varie dans le temps, passant d'être presque circulaire (faible excentricité de 0, 0034) et légèrement elliptique (forte excentricité de 0, 058). Il faut environ 100 000 ans pour que la Terre subisse un cycle complet. Dans les périodes de forte excentricité, l'exposition aux rayonnements sur Terre peut donc fluctuer de façon plus folle entre les périodes du périhélie et de l'aphélie. Ces fluctuations sont également beaucoup plus douces en période de faible excentricité. Actuellement, l'excentricité orbitale de la Terre est d'environ 0, 0167, ce qui signifie que son orbite est plus proche de sa forme la plus circulaire.

Obliquité axiale de la Terre

L'angle sous lequel la Terre s'incline varie. Ces variations axiales sont appelées obliquité d'une planète. (Photo: NASA)

La plupart des gens savent que les saisons de la planète sont causées par l'inclinaison de l'axe de la Terre. Par exemple, quand c'est l'été dans l'hémisphère Nord et l'hiver dans l'hémisphère Sud, le pôle Nord de la Terre est incliné vers le soleil. Les saisons sont également inversées lorsque le pôle Sud est davantage incliné vers le soleil.

Cependant, ce que beaucoup de gens ne réalisent pas, c'est que l'angle d'inclinaison de la Terre varie en fonction d'un cycle de 40000 ans. Ces variations axiales sont appelées obliquité d'une planète.

Pour la Terre, l'inclinaison de l'axe varie entre 22, 1 et 24, 5 degrés. Lorsque l'inclinaison est à un degré plus élevé, les saisons peuvent également être plus sévères. Actuellement, l'obliquité axiale de la Terre est d'environ 23, 5 degrés - à peu près au milieu du cycle - et est en phase décroissante.

Précession de la Terre

La variation orbitale de la Terre la plus compliquée est peut-être celle de la précession. Fondamentalement, parce que la Terre oscille sur son axe, la saison particulière qui se produit lorsque la Terre est au périhélie ou à l'aphélie varie au fil du temps. Cela peut créer une différence profonde dans la sévérité des saisons, selon que vous vivez dans l'hémisphère nord ou sud. Par exemple, si c'est l'été dans l'hémisphère Nord lorsque la Terre est au périhélie, cet été sera probablement plus extrême. Par comparaison, lorsque l'hémisphère Nord connaît plutôt l'été chez les aphélies, le contraste saisonnier sera moins grave. L'image suivante peut aider à visualiser comment cela fonctionne:

(Photo: GregBenson [CC BY-SA 3.0] / Wikimedia Commons)

Ce cycle fluctue sur une période d'environ 21 à 26 000 ans. Actuellement, le solstice d'été dans l'hémisphère nord se produit près de l'aphélie, de sorte que l'hémisphère sud devrait connaître des contrastes saisonniers plus extrêmes que l'hémisphère nord, tous les autres facteurs étant égaux.

Qu'est-ce que le changement climatique a à voir avec cela?

Tout simplement, plus le rayonnement solaire bombarde la Terre à un moment donné, plus la planète devrait être chaude. La place de la Terre dans chacun de ces cycles devrait donc avoir un effet mesurable sur les tendances climatiques à long terme - et c'est le cas. Mais ce n'est pas tout. Un autre facteur a trait à l'hémisphère qui reçoit le plus de bombardements. En effet, les terres se réchauffent plus rapidement que les océans, et l'hémisphère Nord est couvert par plus de terres et moins d'océan que l'hémisphère Sud.

Il a également été démontré que les décalages entre les périodes glaciaires et interglaciaires sur Terre sont plus liés à la sévérité des étés dans l'hémisphère Nord. Lorsque les étés sont doux, il reste suffisamment de neige et de glace tout au long de la saison, maintenant une couche glaciaire. Lorsque les étés sont trop chauds, cependant, plus de glace fond en été que ce qui peut être renouvelé en hiver.

Compte tenu de tout cela, nous pourrions imaginer une "tempête orbitale parfaite" pour le réchauffement climatique: lorsque l'orbite de la Terre est à son excentricité la plus élevée, l'obliquité axiale de la Terre est à son plus haut degré, et l'hémisphère Nord est au périhélie au solstice d'été.

Mais ce n'est pas ce que nous voyons aujourd'hui. Au lieu de cela, l'hémisphère nord de la Terre connaît actuellement son été dans l'aphélie, l'obliquité de la planète est actuellement dans la phase décroissante de son cycle, et l'orbite de la Terre est assez proche de sa phase d'excentricité la plus basse. En d'autres termes, la position actuelle de l'orbite de la Terre devrait entraîner des températures plus fraîches, mais la température moyenne de la planète est à la hausse.

Conclusion

La leçon immédiate de tout cela est qu'il doit y avoir plus à la température moyenne de la Terre que ce qui peut être expliqué par les phases orbitales. Mais une leçon secondaire se cache également: le réchauffement climatique anthropique, que les climatologues croient majoritairement être le principal coupable de notre tendance actuelle au réchauffement, est au moins suffisamment puissant à court terme pour contrer une phase orbitale relativement froide. C'est un fait qui devrait au moins nous donner une pause pour considérer l'effet profond que les humains peuvent avoir sur le climat même dans un contexte de cycles naturels de la Terre.

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