Déclinaison et altitude maximale du Soleil au-dessus de l'horizon à une date donnée

Un court texte sur la déclinaison et l'altitude du Soleil au-dessus de l'horizon en fonction de la latitude se trouve sous la calculatrice.

Déclinaison et altitude maximale du Soleil au-dessus de l'horizon à une date donnée

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Altitude maximale du soleil

 

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La trajectoire du soleil à différentes latitudes

La déclinaison est la déclinaison dans le deuxième système de coordonnées équatoriales qui, contrairement à la déclinaison dans le premier système de coordonnées équatoriales, ne change pas en raison du mouvement quotidien de la Terre. Cela est dû au fait que la deuxième coordonnée dans le deuxième système de coordonnées équatoriales - l'ascension directe - est comptée à partir du point de l'équinoxe de printemps, qui est stationnaire. Par conséquent, le Soleil atteint sa déclinaison et sa position la plus élevée une fois par jour, à midi pile.

L'altitude maximale du Soleil est liée à la latitude à laquelle se trouve l'observateur et à la déclinaison du Soleil par la relation suivante: h_max = 𝜎 + (90° - 𝜑), où 𝜎 est la déclinaison du Soleil, 𝜑 est la latitude du lieu.

La valeur maximale de la déclinaison du Soleil 𝜎, le jour du solstice d'été, est égale à l'angle d'inclinaison de l'axe de la Terre - 23°26′14″ (approximativement, car la valeur de l'angle d'inclinaison varie légèrement en permanence en raison de divers effets). En conséquence, on constate que pour les latitudes inférieures à 23°26′14″ (au sud du tropique du Cancer et au nord du tropique du Capricorne), la valeur de la formule ci-dessus peut parfois dépasser la hauteur maximale du Soleil au-dessus de l'horizon de 90° degrés (zénith). En pratique, cela signifie que, dans le cas de l'hémisphère nord, le Soleil culmine non pas au sud du zénith (lorsqu'à midi l'ombre pointe vers le nord), mais au nord, et que par conséquent l'ombre à midi pointe vers le sud. La calculatrice indique toujours une valeur inférieure à 90° en soustrayant la valeur obtenue de 180°.

Sur le tropique du Cancer lui-même, le jour du solstice d'été, le soleil passe par le zénith, c'est-à-dire qu'à midi, il est directement au-dessus de nos têtes - c'est le jour de l'ombre zéro. Au sud du tropique du Cancer, le jour de l'ombre zéro se produit deux fois par an, lorsque la déclinaison du soleil est égale à la latitude du lieu d'observation. Mais pour les latitudes supérieures à 66°33′46″ (90° - 23°26′14″) (au nord du cercle polaire et au sud du cercle polaire), l'altitude peut être négative, ce qui correspond à une nuit polaire.

Pour résumer tout cela, je citerai les caractéristiques astronomiques des ceintures de température tirées du manuel de Bakulin¹, chapitre 1, § 17. La trajectoire journalière du Soleil à différentes latitudes :

1. Dans les zones glaciales (de 𝜑 = ± 66° 34' à 𝜑 = ± 90°), le Soleil peut être un luminaire qui ne se couche pas et qui ne se lève pas. Le jour polaire et la nuit polaire peuvent durer de 24 heures à la moitié de l'année.
2. Dans les zones tempérées (de 𝜑 = ± 23° 26' à 𝜑 = ± 66° 34'), le Soleil se lève et se couche tous les jours, mais n'est jamais au zénith. Il n'y a jamais de jours et de nuits polaires. La durée du jour et de la nuit est inférieure à 24 heures. En été, le jour est plus long que la nuit et inversement en hiver.
3. Dans la zone torride (de 𝜑 = + 23° 26' à 𝜑 = - 23° 26'), le Soleil est également toujours un luminaire qui se lève et se couche et il est au zénith deux fois par an (une fois sous les tropiques) à midi. Les jours où cela se produit dépendent de la latitude, et à l'équateur le Soleil au zénith se produit le jour de l'équinoxe de printemps et le jour de l'équinoxe d'automne.