Relations Terre - Soleil

1
Relations Terre - Soleil
2
Lhomme et sa Terre

• Léquilibre qui permet à lhomme de survivre sur
  la Terre est conditionné par l histoire et les
  conditions que le Soleil lui impose.

• Ceci permet à lêtre humain et à tout ce qui fait
  la vie dexister dans lenvironnement terrestre
  que lon appelle le climat.

• Lévolution de celui-ci est un facteur essentiel
  de lhistoire de lhumanité, par les conditions
  de vie, qui déterminent directement les choix des
  groupes humains migrations, cultures,
  conquêtes...

3
Le climat

• Les composantes du climat sont entre autres

• locéan

• les continents

• latmosphère

• les nuages

• les glaciers

• les lacs et rivières

• la biomasse

• la banquise

• les influences humaines
• . . .

La variabilité et lévolution sont sous-jacentes
à toutes ces composantes.
4
Le rôle du Soleil

• Le Soleil napparaît que par linsolation

Mais cest le maître d œuvre du système.
Nous parlerons ici des variations dues

• au Soleil lui-même

• aux mouvements de la Terre et ses perturbations
  dans lenvironnement du système solaire

et aussi

• des périodicités ainsi engendrées

• de la mesure et de lobservation de ses variations

• des conséquences sur le climat

5
Ses influences sur la Terre

• la gravité

• orbite de la Terre

• marées

• le rayonnement électromagnétique

• éclairement, énergie reçue

• jour et nuit

• saisons

• chimie de latmosphère

• les particules émises

• vent solaire, chauffage de latmosphère,
  cosmonucléides (10Be, 14C , 36Cl)

• le champ magnétique

• lignes de force du champ magnétique du Soleil

• état de lionosphère

Ces influences peuvent évoluer par les
changements de lenvironnement interplanétaire et
interstellaire.
6
La théorie de Milutin Milankovitch
L'astronome Serbe Milutin Milankovitch a démontré
entre 1920 et 1941 que toutes ces variations sont
la cause des glaciations que la Terre a subies.
La dernière grande glaciation a connu son
maximum il y a 22 000 ans, les températures
étaient inférieures d'environ six degrés à celles
actuelles et on peut s'attendre à un retour de la
glace dans plusieurs dizaines de milliers
d'années.
Origine astronomique des cycles de
Milankovitch La théorie astronomique des climats
est basée sur l'idée que les variations à long
terme (ou séculaires) des paramètres de l'orbite
et de la rotation terrestre engendrent des
variations de l'ensoleillement (ou insolation)
reçue à la surface de la Terre, ces variations
pouvant entraîner des changements climatiques
dont la trace est parfois enregistrée ou gravée
dans certains indicateurs paléoclimatiques et
séquences géologiques.
7
Milutin Milankovitch
Portrait de Milutin Milankovitch (1879-1958) par
by Paja Jovanovic en 1943
8
Précession et orbite de la Terre
La précession axiale naffecte pas la forme de
lorbite.
Mais elle change la position des équinoxes et des
solstices sur l orbite A la même époque de
lannée, la distance Terre-Soleil change La
durée des saisons varie.
il y a 13 000 ans et dans 13 000 ans
actuellement
Mais, par rapport aux étoiles, le point vernal
aura lui aussi tourné de 180.
9
Précession et périhélie
Période principale 21 000 ans
La combinaison des deux phénomènes précédents
donne la précession climatique. Elle est définie
par la variation de l'angle entre le périhélie et
l'équinoxe de printemps.
Les variations modulées par l excentricité
Analyse spectrale
10
Effets de la rotation du périhélie
Quamène la rotation du périhélie ?

• Le changement cyclique de la dissymétrie
  densoleillement été hiver

• Dans un demi cycle, 10 000 ans environ, les
  effets seront inversés.

• Les contrastes sont les plus faibles lorsque le
  passage de la Terre au périhélie se fait vers les
  équinoxes.

• Ce fut les cas vers -3250, où le périhélie était
  à léquinoxe dautomne.
• Cétait le temps des premières pyramides.
• Les pyramides étaient-elle entourées de jardins
  verdoyants ?

11
Variations de lobliquité
En moyenne annuelle, les variations de
l'insolation sont

• aux hautes latitudes, l'impact est de quelques
  pour cent.
• aux pôles en phase avec l'obliquité
• à l'équateur en opposition de phase.

Aux latitudes non tropicales, quand l'inclinaison
est plus forte, les étés sont plus chauds et les
hivers plus froids.
Au voisinage du pôle les variations d'inclinaison
se traduisent par une fluctuation de 14 de
l'énergie interceptée au solstice d'été.
12
Toutes les influences sont regroupées dans la
théorie de Milankovitch (1930)
Les périodes de glaciation / réchauffement
devraient suivre les grandes variations de
lensoleillement dues aux paramètres de lorbite
de la Terre.
Mais il faut y ajouter les variations du
rayonnement du Soleil

• une lente augmentation depuis sa naissance

• différents cycles dactivités, bien représentés
  par le nombre de taches à sa surface, le plus
  connu étant celui de 11 ans ...

13
Les cycles provoqués par les variations des
éléments orbitaux sont des variations lentes et
sinusoïdales
En réalité, les effets sont très complexes et
sont perturbés par des rétroactions
amplificatrices ou modératrices
14

• . . . Et tout récemment, l activité humaine!

Les observations tirées des carottes dans les
sédiments des mers, des glaces polaires
permettent dobtenir les variations de
composition, de températures et ...
et l on observe des variations en dents de scie.
15
Etude de carottes des calottes polaires
Les glaciations sont lentes et les déglaciations
rapides
Nous sommes actuellement dans un âge
interglaciaire en attendant la prochaine
glaciation si les effets anthropiques ne
contrebalancent pas les effets naturels.
16
Mais dans lanalyse de l abondance de H218O dans
les carottes des glaces polaires, qui est un bon
reflet de la température, lanalyse spectrale des
variations fait apparaître toutes les périodes
des phénomènes astronomiques.
La corrélation évolution du climat, variation de
l orbite de la Terre, ou théorie de Milankovitch
est donc bien établie.
17
Lobservation aux échelles géologiques, montre
une évolution non périodique avec des
oscillations dont les amplitudes sont beaucoup
plus grandes que celles prédites.
A remarquer nous sortons dune période igloo
Le trait jaune correspond à l augmentation
continue du rayonnement solaire depuis 4
milliards dannées.
18
Les géophysiciens et les paléontologues, en ont
conclu que les variations densoleillement sont
les effets déclencheurs de phénomènes
amplificateurs ou modérateurs, tels la
composition de latmosphère, la surface de glace
aux calottes polaires, etc.
Mais il est remarquable quau Quaternaire, il est
dénombré 17 cycles glaciation-réchauffement, tous
en phase avec les variations des éléments de
lorbite terrestre.
LAstronomie triomphe !
19
FIN