Comment calculer l'altitude du soleil

Vous avez peut-être entendu au cours de vos voyages qu'à midi, le soleil est « directement au-dessus » dans le ciel. À moins que vous ne vous trouviez au ou au nord du cercle polaire arctique, ce n'est techniquement jamais le cas. Non seulement cela, mais à moins que vous ne viviez à l'équateur terrestre, la position la plus élevée au-dessus de l'horizon atteint chaque jour–c'est-à-dire l'altitude du soleil–varie légèrement d'un jour à l'autre au cours de l'année.

L'altitude du soleil en degrés dépend de deux facteurs: votre distance à l'équateur et la date.

Votre latitude est un nombre compris entre 0 degré (si vous habitez à l'équateur) et 90 degrés (si vous habitez au pôle Nord ou Sud). La plupart des gens aux États-Unis se situent entre 25 degrés de latitude nord et 45 degrés de latitude nord. Parce que la circonférence de la Terre est d'environ 25 000 milles et qu'il y a 360 degrés dans un cercle, chaque degré de latitude équivaut à un peu moins de 70 milles.

Si vous ne connaissez pas votre latitude, visitez le NASA Latitude/Longitude Finder (voir Ressources) et entrez votre position. Par exemple, Boston, Massachusetts, USA est à 42,36 degrés de latitude nord.

La Terre est inclinée de 23,5 degrés par rapport à une ligne perpendiculaire à son plan de rotation, comme une toupie qui a commencé à vaciller. C'est ce qui cause les saisons, et c'est aussi la raison pour laquelle l'altitude la plus élevée du soleil varie. Vers le 22 ou le 23 mars et de nouveau vers le 22 ou le 23 septembre, la Terre passe par un équinoxe -- latin pour "égal nuit." Pendant ces deux jours, la Terre obtient 12 heures de lumière et 12 heures d'obscurité, et le soleil monte à une altitude égal à:

en degrés au-dessus de l'horizon. Dans le cas de Boston, alors, c'est :

47,64 degrés au-dessus de l'horizon, ce qui est un peu plus de la moitié du zénith (le point directement au-dessus).

À partir de l'équinoxe de printemps dans l'hémisphère nord le 22 ou 23 mars, premier jour du printemps, le montant le temps que la Terre passe dans la lumière continue d'augmenter, et le soleil monte à un point progressivement plus élevé chaque journée. Après trois mois, le 22 juin environ, arrive le solstice d'été, le premier jour de l'été et le soi-disant "jour le plus long de l'année". En raison de l'inclinaison de 23,5 degrés mentionnée ci-dessus, le soleil à midi à Boston est maintenant :

71,14 degrés au-dessus de l'horizon. C'est environ 80 pour cent de la distance entre l'horizon et le zénith.

Six mois plus tard, le 22 ou le 23 décembre, l'équinoxe d'automne est passé et le solstice d'hiver arrive. Ce jour-là, le premier jour de l'hiver et le "jour le plus court de l'année", la situation depuis l'été est inversée, et le soleil n'atteint qu'une altitude de :

24,1 degrés. C'est un peu plus d'un quart de la distance entre l'horizon et le zénith.

La variation due à l'inclinaison de la Terre s'appelle la déclinaison. C'est un nombre positif au printemps et en été et un nombre négatif en automne et en hiver, variant entre les valeurs de 23,5 et -23,5 degrés.

L'équation pour calculer l'altitude au-dessus de l'horizon un jour donné est :

Dans nos premiers exemples, aux équinoxes,réétait nul et n'était donc pas explicitement inclus.

Pour déterminer la déclinaison du jour et l'altitude du soleil, vous pouvez utiliser la calculatrice solaire NOAA ou la calculatrice Kiesan, toutes deux en ligne. Si vous n'avez pas accès à l'un d'entre eux, vous pouvez faire une estimation décente tant que vous connaissez la date et votre latitude approximative. Par exemple, si nous sommes au début du mois de mai et que vous êtes à Miami, en Floride, vous savez que la déclinaison du soleil est à mi-chemin entre 0 et 23,5 car le printemps est à moitié terminé et votre latitude est d'environ 25 degrés. Par conséquent, vous pouvez estimer que le soleil montera à une altitude d'environ :