L'atmosphère

   Couche gazeuse  qui enveloppe certaines planètes, l'atmosphère a permis l'existence de la vie sur Terre. Mais si l'axe de rotation de notre planète était perpendiculaire à son plan de l'écliptique, cela aurait-il des conséquences sur notre atmosphère ?

Comparaison des vents

  De la brise rafraîchissante, en passant par la bourrasque ou encore par l'ouragan, les vents apportent la pluie nécessaire à la vie sur Terre avec les dépressions, mais peuvent causer aussi la sécheresse s'ils sont froids et secs et perdurent sur une longue période. Ce sont des déplacements d'air au sein de l'atmosphère. Mais ne vous êtes-vous jamais demandé d'où provenaient ces vents qui font aussi bien voltiger les feuilles d'automne que tourner les éoliennes ? Nous savons tous que l'air est composé de molécules de gaz. Celles-ci ne sont pas statiques. Au contraire, elles se déplacent sans cesse. Lorsque la pression est plus forte, dans un anticyclone par exemple, c'est qu'il y a plus de molécules de gaz. Les molécules se déplacent de l'endroit où il y a plus de molécules vers l'endroit où il y en a le moins, afin de rétablir l'équilibre. C'est donc ce déplacement de molécules qui est à l'origine des vents. De plus, ils ne soufflent pas tout droit, mais suivent un chemin qui se développe en spirales à cause de grands mouvements d'air dus à la rotation de la Terre, mais aussi à la manière dont frappent les rayons lumineux. On peut donc supposer que si l'axe de rotation n'était plus incliné les vents sur notre planète se comporteraient différemment. Mais comment ? Pour apporter une réponse à notre question, il faut comparer les vents sur Terre aux vents sur une planète dont l'axe de rotation n'est pas incliné, Vénus par exemple. L'analogie entre ces deux planètes semble être d'autant plus évidente qu'elles présentent des caractéristiques semblables, comme leurs tailles et leurs masses, mais aussi la composition chimique de leur atmosphère. Cependant il ne faut pas oublier que Vénus tourne dans le sens rétrograde, qui est le sens inverse à celui de la Terre et à la plupart des autres planètes.

    Sur Terre, on distingue trois zones de circulation des vents. La première est la cellule de Hadley qui se situe dans la zone entre l'équateur et 30 degrés Nord et Sud. Dans cette cellule, on retrouve les alizés, des vents soufflant du nord-est dans l'hémisphère nord et du sud-est dans celui du sud. La seconde cellule se situe aux latitudes moyennes et s'appelle la cellule de Ferrel. Enfin, la cellule polaire, comme son nom l'indique, se trouve près des pôles. Entre ces trois zones, on retrouve des couloirs de vents circulant autour de la planète à une altitude qui varie entre 10 et 15 km.

Sur le schéma ci-dessus, l'on peut voir la circulation des vents sur Terre et en particulier les différentes cellules.

    Quant à Vénus, ses nuages sont séparés en trois couches. La couche nuageuse effectue une rotation complète en 4 jours terrestres environ. On peut donc dire que les vents font le tour de la planète plus rapidement que celle-ci n'effectue un tour sur elle même en 243 jours. De ce fait la température est quasiment constante et uniforme à la surface de la planète car les vents balayent le sol rapidement. Comme sur Terre, Vénus possède de cellules de Hadley qui font remonter l'air chaud de l'équateur, là où le réchauffement solaire se concentre, et qui le fait affluer aux pôles. Toutefois, ce phénomène ne se manifeste qu'entre les latitudes +60° et -60°. Là l'air commence à redescendre vers l'équateur sous les nuages. Plus au nord un autre type de circulation est observé. Il y a au niveau des latitudes comprises entre 60° et 70°, des cols polaires quisont , comme leur nom l'indique, des vents froids. Des structures appelées vortex polaires ont aussi été observées au niveau des pôles de Vénus. Ce sont des tempêtes semblables à des ouragans géants. Les vortex tournent sur une période d'environ 3 jours dans le sens de la rotation de l'atmosphère et sont extrêmement rapides.

Sur le schéma ci-dessus, l'on peut voir la circulation des vents sur Vénus. On constate bien que celle-ci est différente de la circulation sur Terre.

    Pour conclure, si l'axe de rotation de la Terre n'était plus incliné, les vents seraient sans doute différents. Peut être qu'ils ressembleraient plus à ceux observés sur Vénus et qu'ils seraient plus violents ou du moins qu'ils circuleraient de manière similaire. Cependant tout ceci n'est qu'hypothétique et il est encore très difficile de connaître précisément les conséquences qu'un tel changement entraînerait sur les vents.

La question des saisons

    Lorsqu'on se pose la question de savoir quelles seraient les conséquences si l'axe rotation était perpendiculaire au plan de l'écliptique, la première chose qui traverse l'esprit de n'importe quel scientifique qui se respecte est l'absence de saisons. C'est-à-dire l'absence de variations climatiques qui se produisent régulièrement au cours d'une année. Tout d'abord, penchons nous sur le pourquoi des saisons. Contrairement à la théorie généralement admise, les saisons ne sont pas dues au fait que la Terre soit plus ou moins éloignée du Soleil lorsqu'elle suit son plan de l'écliptique. Comme on le sait tous, c'est l'été dans l'hémisphère Nord lorsque c'est l'hiver dans l'hémisphère Sud, alors que la distance au Soleil est quasiment la même au pôle Nord et au pôle Sud. On constate bien que ce n'est pas cette distance qui détermine les grosses variations de la température à la surface de la Terre. Cependant cette différence de distance est responsable des hivers plus froids, lorsque la Terre se situe en aphélie, et des étés plus chauds, lorsque la Terre se situe en périhélie, dans l'hémisphère Sud que dans l'hémisphère Nord.

    Mais alors, pourquoi les saisons ? Elles sont plutôt liées au fait que l'axe de rotation soit incliné. En effet, quand le côté Nord de l'axe de la rotation pointe en direction du Soleil, c'est l'été dans cet hémisphère. Inversement, lorsque le côté Sud de l'axe de rotation pointe en direction du Soleil, c'est l'été dans l'hémisphère Sud. Quand la situation inverse se présente, c'est-à-dire quand l'axe de rotation ne pointe pas en direction du Soleil, c'est l'hiver dans l'hémisphère correspondant.

Schéma illustrant les saisons.

    D'autre part il fait toujours plus froid aux pôles qu'à l'équateur. Cela s'explique par plusieurs raisons. Tout d'abord, les rayons du Soleil qui arrivent aux pôles une fois qu'ils ont traversé l'atmosphère frappent le sol avec un autre angle et s'étalent sur une surface plus grande qu'à l'équateur. Par conséquent, une même surface de sol reçoit plus d'énergie à l'équateur qu'aux pôles et est donc plus chauffée.

Sur le schéma ci-dessus, on remarque bien que l'équateur reçoit plus d'énergie que les pôles.

    Cependant, ce paramètre n'est pas le seul qui explique pourquoi il fait toujours plus chaud à l'équateur qu'aux pôles. Il faut aussi comprendre que les rayons lumineux doivent traverser une couche d'atmosphère plus épaisse aux pôles qu'à l'équateur. Ainsi, cela les décharge d'une plus grande partie de leur énergie si bien qu'ils réchauffent moins la Terre. Considérons tout d'abord que la distance qui nous sépare du Soleil est infinie et que par conséquent les rayons lumineux nous parvenant sont tous parallèles entre eux et au plan de l'écliptique. Un rayon lumineux qui traverse perpendiculairement la couche d'atmosphère n'a que 800 km à parcourir. Alors qu'un rayon qui traverse l'atmosphère à l'oblique aura une couche plus importante à traverser qui sera de plus en plus grande plus la latitude augmentera. La latitude est la coordonnée géographique d'un point sur Terre qui correspond à la distance angulaire (la plupart du temps exprimée en degré) qui sépare ce point de l'équateur. Les latitudes sont comprises entre -90° à +90°. A l'équateur la latitude est de 0°.

La distance parcourure par la lumière varie donc entre 800 et 3293km.

    Les scientifiques du monde entier s'accorderont donc sur le fait que l'inclinaison de l'axe est le paramètre essentiel à l'existence des saisons.

    A présent plaçons nous dans le cas de figure où l'axe de rotation ne serait plus incliné. La Terre serait éternellement dans une configuration d'équinoxe, cela veut dire que le climat serait le même qu'à l'époque de l'année où le Soleil traverse l'équateur céleste (20 ou 21 mars, 22 ou 23 septembre). L'équateur céleste est en astronomie un cercle tracé sur la sphère céleste qui est la projection de l'équateur terrestre sur celle-ci. L'équinoxe correspond de plus à l'égalité de durée du jour et de la nuit. Ainsi, si l'axe de rotation n'était plus incliné, on aurait 12 heures d'ensoleillement et 12 heures de nuit tout le long de l'année. Plus besoin de changement d'heures !