L’excentricité de l’orbite terrestre: une ellipse qui change tout

Une orbite pas si circulaire

L’orbite de la Terre autour du Soleil est souvent représentée comme un cercle, mais il s’agit en réalité d’une ellipse légèrement aplatie, caractérisée par une excentricité notée \(e\). Cette excentricité mesure le degré d’aplatissement de l’ellipse : \(e = \sqrt{1 - \frac{b^2}{a^2}}\), où \(a\) est le demi-grand axe et \(b\) le demi-petit axe.

Une excentricité variable

Une orbite influencée par les géantes

L’excentricité de l’orbite terrestre n’est pas constante. Elle oscille entre 0,005 et 0,058 au cours de cycles d’environ 100 000 ans. Ces variations sont provoquées par les perturbations gravitationnelles exercées par les planètes géantes, notamment Jupiter et Saturne, qui modifient lentement la forme de l’orbite terrestre.

Une excentricité faible mais non négligeable

Actuellement, la Terre suit une orbite avec une excentricité d’environ 0,0167, ce qui peut sembler proche d’un cercle parfait. Pourtant, cette petite valeur engendre une différence de distance d’environ 5 millions de kilomètres entre le périhélie (147,1 millions de km) et l’aphélie (152,1 millions de km).

N.B. :
L’aphélie est le point de l’orbite où la Terre est la plus éloignée du Soleil (~152,1 millions de km actuellement). À cette position, l’énergie solaire reçue est minimale.

N.B. :
Le périhélie est le point de l’orbite où la Terre est la plus proche du Soleil (~147,1 millions de km actuellement). L’irradiance solaire y est maximale, ce qui peut légèrement moduler les saisons, surtout dans l’hémisphère sud actuellement.

Un impact amplifié sur le climat

Cette variation de distance entraîne une différence de l’ordre de 6,7 % dans l’énergie solaire reçue entre le point le plus proche et le plus éloigné du Soleil. À elle seule, cette variation pourrait paraître anodine, mais elle agit en synergie avec d'autres paramètres orbitaux (obliquité et précession) et avec des mécanismes de rétroaction terrestre (glaces, albédo, CO₂, vapeur d’eau, biosphère). Ces effets combinés sont à l’origine des cycles climatiques de Milankovitch, qui expliquent les alternances glaciaires/interglaciaires observées au cours des derniers millions d’années.

Conséquences climatiques majeures

Les variations d’excentricité influencent la distance moyenne entre la Terre et le Soleil, modifiant ainsi l’insolation reçue. Lors des périodes d’excentricité maximale, la différence entre le périhélie et l’aphélie devient significative. Couplée à d’autres paramètres orbitaux (obliquité et précession), cette variation est à l’origine des cycles de Milankovitch qui rythment les ères glaciaires.

Comparaison de l’excentricité terrestre à d’autres planètes

• Source: NASA – Planetary Fact Sheet (nouvelle fenêtre)

Une ellipse qui change tout

Même si l’excentricité de l’orbite terrestre semble faible, ses conséquences sur le climat global sont notables à l’échelle des temps géologiques. Combinée aux autres paramètres orbitaux, elle façonne les grandes tendances climatiques de notre planète et joue un rôle clé dans l’alternance des périodes glaciaires et interglaciaires.

Les cycles glaciaires récents

Voici les principaux cycles climatiques identifiés au cours des 800 000 dernières années :

• Données issues de : EPICA Dome C, Vostok Ice Core (Petit et al., 1999 ; Jouzel et al., 2007), LR04 (Lisiecki & Raymo, 2005).