Les hémisphères

Outre la rotation de la Terre, le graphe des hémisphères illustre l’exposition alternative des calottes polaires au soleil de minuit et à la nuit polaire.
Ce graphe existe en deux versions:

  1. Solaire
  2. Lunaire

Selon l’astre illuminateur, situé à l’infini en haut de l’écran.

Saison  
Heure  
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Pour représenter l’alternance saisonnière des jours et des nuits, une projection polaire est préférable à projection équatoriale.

L’astre illuminateur est représenté au-dessus de l’hémisphère qu’il illumine le mieux.

Ce déplacement de gauche à droite ne doit pas être perçu comme un déplacement en longitude, mais plutôt en latitude.

Aux équinoxes, le terminateur suit exactement un méridien.

La situation s’inverse au solstice d’hiver.
Plein soleil en permanence sur l’Antarctique

Les lunistices

En ce qui concerne la Lune, la situation est un peu plus complexe.

Pour la lune, on ne parle pas de solstice, mais de lunistice, car sol évoque le soleil.
Grosso modo, le lunistice est à la lune ce que le solstice est au soleil, mis à part l’élévation au nœud, en vertu de laquelle le lunistice peut quelque peu dépasser les tropiques.
Par simplicité, le simulateur ne tient pas compte de l’élévation au nœud dans la modélisation de la lunaison tropique.
Il représente une lune simplifiée, qui orbiterait en permanence dans le plan de l’écliptique.

Elle éclaire plutôt l’un ou l’autre hémisphère en fonction:

La résultante des deux s’appelle une lunaison tropique

Ainsi, le 21 mars, c’est le premier quartier qui est le mieux placé pour éclairer l’hémisphère nord. Il est au lunistice d’été.
Le dernier quartier est au lunistice d’hiver.
Les pleine et nouvelle lunes sont aux équinoxes.

Voici un moyen mnémotechnique très simple :
Ajoutez l’angle de phase de la lune à la saison en prenant pour zéro le minimum de chaque cycle, c’est à dire :

Le 21 mars (90°) + le premier quartier (90°) = 180°, c’est à dire le solstice d’été.
Le 21 mars (90°) + le dernier quartier (270°) = 360°, ou 0°, c’est à dire le solstice d’hiver.

Selon la saison, les phases lunaires se positionnent sur une ellipse grise qui s’étire horizontalement d’une hémisphère à l’autre.
La Lune en effectue le tour en une révolution tropique.

La moitié supérieure de l’ellipse représente une lune montante pour l’hémisphère nord (descendante pour l’hémisphère sud)
La moitié inférieure de l’ellipse représente une lune descendante pour l’hémisphère nord (montante pour l’hémisphère sud)

Mais c’est bel et bien la même lune qui éclaire un hémisphère entier, avec un certain décalage horaire, comme le soleil.

Une petite explication scientifique s’impose :

Tout le monde voit la même lune, mais sous un angle différent, puisque la Terre est sphérique.
Dans l’hémisphère sud, à Rio, on la voit avec son pôle sud en haut.
Le premier quartier y est donc une demi-lune éclairée par la gauche, alors qu’en Europe, elle l’est par la droite au même moment.

Pourquoi une projection polaire ?

Une projection équatoriale déforme considérablement les régions polaires, qu’elle étire horizontalement pour donner une longueur identique à tous les parallèles.
Au point de représenter le Groënland aussi large que l’Afrique, et l’Antarctique long comme l’équateur.

Représenter la succession des jours et des nuits sur une telle projection implique d’y dessiner une sinusoïde qui se déforme en onde carrée aux équinoxes, puis inverse sa concavité.
La projection équatoriale est par contre tout à fait adéquate pour représenter le déplacement des points subsolaire et sublunaire dans la zone inter-tropicale.