Le Soleil dans le ciel.
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 : si à 14 h le Soleil est au plus haut, pourquoi n’est-ce 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) :

Relevés de température des 26, 27, 28 juin 2019.
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 du Soleil (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, la terre, par contre, sont opaques. Ils absorbent une bonne partie de l’énergie reçue du Soleil (et réfléchissent le reste). Quand le Soleil brille, c’est donc le sol qui s’échauffe le premier.
Une fois chaud, le sol rayonne lui-même de la chaleur. Il fait ça en émettant du rayonnement infrarouge. Ce sont alors ces infrarouges qui 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 le plus 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 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). Pourquoi, quel que soit l’endroit (en France du moins), le mois le plus chaud de l’année est plutôt août ? Là encore : si les jours sont les plus longs en juin, pourquoi est-ce qu’il fait plus chaud en août ?
Et pourquoi le mois de décembre n’est-il pas le mois le plus froid, au lieu de janvier-février ?

Dans l’ensemble, il s’agit globalement du même principe, 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.

On l’observe partout : casserole d’eau qui reste 5 minutes sur le feu n’est pas au plus chaud au milieu de cette période (après 2 minutes 30), mais tout à la fin, au moment de couper le feu. Même si on chauffe beaucoup au début et qu’on baisse le feu ensuite, l’eau sera à son plus chaud juste avant d’éteindre le feu.

Si maintenant on place un œuf froid dans l’eau chaude, même hors du feu, alors l’œuf continuera de chauffer même hors du feu, jusqu’à ce que l’eau se soit totalement refroidi, bien-sûr.

image d’en-tête de Taylor and Kevin

5 commentaires

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Juju wrote:

"le moins le plus chaud de l’année est plutôt août": pourquoi tant de "N" ?
Et effectivement, en parapente il est très agréable de profiter de la "restitution" thermique pour voler haut en fin d'après-midi.

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Jo wrote:

On se rappelera qu'en France (et en Espagne aussi pour les mêmes raisons) si le fuseau horaire est décalé par rapport au soleil c'est parce que Pétain en a décidé ainsi pendant l'occupation pour avoir le même fuseau horaire que l'Allemagne nazie.

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blux wrote:

Sans compter les 3/4 h d'écart entre Strasbourg et Brest par rapport à l'heure solaire vraie...

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Le Hollandais Volant wrote:

@blux : effectivement!

Y'a un problème similaire en Chine, qui malgré sa vaste étendue n'a qu'un seul fuseau... À un moment donnée, l'heure est à la la même, mais il peut encore faire nuit d'un côté et bien jour de l'autre.

PS : merci à tous pour les coquilles remontées !
(je ne publie pas les commentaires, mais j'en tiens compte :))

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Caroline wrote:

Très bon article mais je me pose le malgré tout une question d'ailleurs c'est pour celle-ci à la base que j'étais venue :
On dit souvent qu'il ne faut pas exposer les enfants l'après-midi au soleil mais dans ce cas est-ce que ça voudrait dire qu'on doit pousser jusqu'à 19h ?

Je vois par exemple la météo par chez moi aujourd'hui elle affiche une température la plus élevée à ce moment-là. 26 degrés à 19h alors que toute l'après-midi c'est 24 maximum donc j'ai compris pour la chaleur mais qu'en est-il pour les rayons ?

Merci


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