Par définition, « midi » désigne le moment de la journée où le Soleil culmine au plus haut dans le ciel. En France, en raison du fuseau horaire qui ne coïncide pas avec l’heure solaire, le point de culmination du Soleil n’a lieu qu’à 13 h en hiver et à 14 h en été (à cause de l’heure d’été).
En France et en été, donc, le moment où le Soleil est au plus haut dans le ciel est 14 h. C’est à ce moment que les rayons du Soleil sont les plus concentrés et qu’ils tapent le plus fort.
Une question intéressante est donc : pourquoi 14 h n’est-il pas le moment le plus chaud de la journée ?
En effet, le moment le plus chaud de la journée se trouve plutôt autour de 16-17 h, voire 18 h en période de très fortes chaleurs.
Voyez par exemple sur ces températures relevées à Clermont-Ferrand, les 26, 27 et 28 juin 2019 (températures relevées à 2 mètres du sol — source) :
Le décalage est très prononcé : le pic se trouve vraiment en fin d’après-midi et pas vers 14 h.
Dans cet article, on va voir pourquoi il fait plus chaud après que le Soleil soit passé par son point le plus haut dans le ciel.
Le Soleil ne chauffe pas l’air !
L’origine de ce décalage tient de l’inertie thermique du sol et de la façon dont l’air est chauffé. En effet, la lumière du Soleil, qui transporte l’énergie aussi bien lumineuse que thermique traverse l’air, le verre et l’eau : l’énergie n’est donc pas absorbée par ces matériaux. La lumière du Soleil ne chauffe donc pas l’air.
Le sol, par contre, est opaque. Il absorbent une bonne partie de l’énergie reçue du Soleil, et réfléchit le reste. Quand le Soleil brille, c’est donc le sol qui s’échauffe le premier.
Une fois chaud, le sol réchauffe l’air, par contact par conduction, mais aussi en émettant du rayonnement infrarouge. Ces infrarouges sont absorbés par l’atmosphère (en particulier par les gaz à effet de serre).
L’atmosphère piège donc le rayonnement émis par le sol, et c’est là seulement qu’il commence à chauffer. L’air est donc chauffé après que le sol soit chauffé, or ceci prend du temps.
Une journée d’été typique est donc composée en plusieurs parties :
- On a une première période, environ de 06 h à 10 h, durant laquelle la lumière chauffe très fortement le sol, mais le sol (pas excessivement chaud) ne chauffe l’air que de façon modérée (on atteint péniblement 25-30 °C).
- Ensuite, entre 10 h et 17 h environ, le Soleil continue de taper très fortement sur le sol, mais ce dernier commence à chauffer l’air. C’est durant cette période de la journée que l’air monte en température.
- Enfin, après 17 h, le Soleil commence à baisser, mais le sol, lui, est encore chaud et continue de chauffer l’air. L’air continue donc de monter en température et d’absorber du rayonnement thermique jusqu’à tard le soir.
Or, la période autour de 16-17 h constitue le moment où l’air est le plus chaud : il a absorbé tout ce qu’il pouvait en provenance du sol.
S’il fait le plus chaud autour de 16-17 h, c’est donc surtout parce que le sol prend du temps pour se réchauffer.
Durant la nuit, le sol n’est plus réchauffé. La chaleur du sol continue néanmoins de rayonner dans l’air. La chaleur de l’air, elle, rayonne vers l’espace. Durant la nuit, donc, la température baisse, car la chaleur est évacuée.
Ceci est aussi vrai au cours d’une année
De la même façon, on peut observer que le jour le plus long de l’année est le 21 juin (±2 jours), mais juin n’est jamais le mois le plus chaud : c’est août qui est le plus chaud. De même, le mois de décembre est celui avec le moins d’ensolleillement, mais n’est pas le plus froid (qui sont généralement janvier ou février).
Dans l’ensemble, il s’agit du même principe que pour la température au cours d’une année, c’est juste étendu sur l’année et pas une seule journée.
Au printemps, le sol sort de l’hiver. Il est froid. Durant le printemps, le sol se réchauffe lentement. Arrivé en juin, il n’est plus froid et va commencer à réellement accumuler de la chaleur, et donc à pouvoir chauffer l’air (plus seulement lui-même). C’est pour ça que les mois où l’air (et donc le ressenti) sont le plus chaud sont après les mois de juin : juillet, août et même jusqu’à septembre.
Et en hiver, c’est l’inverse : en décembre, la neige tient rarement, car le sol a encore un peu de chaleur résiduelle de l’été. Ce n’est que vers janvier-février que le sol est vraiment froid et qu’il ne peut plus faire fondre la neige et que cette dernière tient bien.
Tout ceci n’est pas un phénomène isolé et dépend vraiment de la latence qu’a le sol entre le moment où il absorbe la chaleur et le moment où cette chaleur est restituée à l’air.
