“paleoclimatique_t2” — 2013/10/24 — 11:38 — page 259 — #282
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7. Climat et cycles astronomiques
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C’est dans ce contexte que sont avancées les deux principales théories
physiques, qui sont toujours d’actualité, et qui permettent de rendre compte
de l’existence des périodes glaciaires : la théorie astronomique et les variations
de la concentration atmosphérique en CO 2 .
7.1.2 De Adhémar à Milankovitch : le rôle de l’insolation
Si l’opinion que le climat est influencé par les astres est sans doute très
ancienne, la première théorie scientifique astronomique des âges glaciaires a
été formulée par Joseph Adhémar dès 1842. En effet, comme cela sera explicité un peu plus loin, la précession des équinoxes a pour conséquence de
modifier la position du périhélie (point de l’orbite terrestre le plus proche du
Soleil) par rapport aux saisons : si aujourd’hui, la Terre est au plus près du
Soleil aux alentours du 4 janvier, cette date évolue lentement pour parcourir
l’ensemble de l’année en environ 21 000 ans. Il y a 10 500 ans, au contraire
d’aujourd’hui, la Terre était donc loin du Soleil en janvier et proche de lui
en juillet. Adhémar suggéra que ce mécanisme devait modifier le climat. Plus
précisément, actuellement, les hivers de l’hémisphère nord ont lieu lorsque la
Terre est proche du Soleil, et à l’inverse, ceux de l’hémisphère sud lorsque la
Terre est éloignée du Soleil. Adhémar proposa que cela explique l’absence de
grande calotte glaciaire au nord, à cause d’hivers plus doux et plus courts, et
à l’inverse, la présence d’une grande calotte antarctique. La situation devait
être exactement opposée il y a 10 500 ans, ce qui lui permit d’expliquer des
périodes de grande extension glaciaire qui venaient d’être mise en évidence
par les géologues.
La théorie d’Adhémar sera critiquée pour de nombreuses raisons, certaines
largement infondées. Mais c’est avant tout sur les fondements même de sa
théorie que ses détracteurs, Charles Lyell et Alexander von Humbolt, auront
des arguments décisifs. En effet, le mécanisme de précession fonctionne de
façon anti-symétrique entre les pôles, mais aussi entre les saisons. On peut
facilement montrer que, si par exemple, l’hiver reçoit moins d’énergie, cela est
exactement compensé par un excès d’énergie reçu en été. Si le contraste saisonnier varie avec la précession, l’intégrale annuelle de l’énergie reçue ne change
absolument pas. Pourquoi alors y aurait-il un quelconque effet climatique ?
C’est James Croll qui proposa en 1864 une solution en suggérant que, si le
forçage astronomique était effectivement anti-symétrique par rapport aux saisons (et par conséquence nul en moyenne annuelle), les processus climatiques
ne l’étaient sans doute pas. Si l’accumulation de la neige s’effectue avant tout
en hiver, la fonte se produit en été. Croll insista fortement sur le rôle de
l’accumulation hivernale, de sorte que l’argumentation d’Adhémar restait essentiellement valable : des hivers plus longs ou plus froids favorisent une plus
grande accumulation de glace qui permet l’avènement d’une glaciation. Par
ailleurs, conscient des développements récents de la mécanique céleste (notamment par Pierre Simon de Laplace, et Urbain le Verrier), Croll va introduire
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7. Climat et cycles astronomiques
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C’est dans ce contexte que sont avancées les deux principales théories
physiques, qui sont toujours d’actualité, et qui permettent de rendre compte
de l’existence des périodes glaciaires : la théorie astronomique et les variations
de la concentration atmosphérique en CO 2 .
7.1.2 De Adhémar à Milankovitch : le rôle de l’insolation
Si l’opinion que le climat est influencé par les astres est sans doute très
ancienne, la première théorie scientifique astronomique des âges glaciaires a
été formulée par Joseph Adhémar dès 1842. En effet, comme cela sera explicité un peu plus loin, la précession des équinoxes a pour conséquence de
modifier la position du périhélie (point de l’orbite terrestre le plus proche du
Soleil) par rapport aux saisons : si aujourd’hui, la Terre est au plus près du
Soleil aux alentours du 4 janvier, cette date évolue lentement pour parcourir
l’ensemble de l’année en environ 21 000 ans. Il y a 10 500 ans, au contraire
d’aujourd’hui, la Terre était donc loin du Soleil en janvier et proche de lui
en juillet. Adhémar suggéra que ce mécanisme devait modifier le climat. Plus
précisément, actuellement, les hivers de l’hémisphère nord ont lieu lorsque la
Terre est proche du Soleil, et à l’inverse, ceux de l’hémisphère sud lorsque la
Terre est éloignée du Soleil. Adhémar proposa que cela explique l’absence de
grande calotte glaciaire au nord, à cause d’hivers plus doux et plus courts, et
à l’inverse, la présence d’une grande calotte antarctique. La situation devait
être exactement opposée il y a 10 500 ans, ce qui lui permit d’expliquer des
périodes de grande extension glaciaire qui venaient d’être mise en évidence
par les géologues.
La théorie d’Adhémar sera critiquée pour de nombreuses raisons, certaines
largement infondées. Mais c’est avant tout sur les fondements même de sa
théorie que ses détracteurs, Charles Lyell et Alexander von Humbolt, auront
des arguments décisifs. En effet, le mécanisme de précession fonctionne de
façon anti-symétrique entre les pôles, mais aussi entre les saisons. On peut
facilement montrer que, si par exemple, l’hiver reçoit moins d’énergie, cela est
exactement compensé par un excès d’énergie reçu en été. Si le contraste saisonnier varie avec la précession, l’intégrale annuelle de l’énergie reçue ne change
absolument pas. Pourquoi alors y aurait-il un quelconque effet climatique ?
C’est James Croll qui proposa en 1864 une solution en suggérant que, si le
forçage astronomique était effectivement anti-symétrique par rapport aux saisons (et par conséquence nul en moyenne annuelle), les processus climatiques
ne l’étaient sans doute pas. Si l’accumulation de la neige s’effectue avant tout
en hiver, la fonte se produit en été. Croll insista fortement sur le rôle de
l’accumulation hivernale, de sorte que l’argumentation d’Adhémar restait essentiellement valable : des hivers plus longs ou plus froids favorisent une plus
grande accumulation de glace qui permet l’avènement d’une glaciation. Par
ailleurs, conscient des développements récents de la mécanique céleste (notamment par Pierre Simon de Laplace, et Urbain le Verrier), Croll va introduire