Quelle est la durée du crépuscule ?

« Le calme orange et mauve des crépuscules dont la beauté ne dure que le temps de céder la place aux mystères qui enveloppent les nuits [1]. » – Yannick Lahens

Le crépuscule est la période de transition entre le jour et la nuit dont généralement on ne connaît pas la durée exacte, mais au cours de laquelle le ciel prend parfois des teintes fantastiques. C’est parce que la Terre possède une atmosphère que cette transition existe. Mais sait-on que le mot crépuscule répond à plusieurs définitions ?

Non pas UN mais DES crépuscules
Le mot crepusculum existe dans la langue latine, ancêtre évident du mot « crépuscule ». Il est rattaché à l’adjectif creper qui signifie « obscur » et, dans un sens figuré, « douteux, incertain ». La langue française a intégré, au xiii^e siècle semblerait-il, le mot crépuscule pour signifier la transition entre le jour et la nuit. Aujourd’hui, ce mot désigne aussi bien la période qui suit le coucher du Soleil que celle qui précède son lever et que l’usage courant nomme plutôt aube ou parfois aurore [2]. Le sens figuré du mot crépuscule fait aussi partie du langage, avec la signification d’une période où règne l’incertitude, voire le déclin. C’est le cas, par exemple, dans les expressions « le crépuscule d’un empire » ou « le crépuscule de la vie ».

Afin de s’adapter aux besoins liés à la vie sociale, à la marine et à l’astronomie, le crépuscule du soir a été partagé en trois secteurs, en fonction de l’enfoncement du Soleil sous l’horizon :

• Le crépuscule civil, qui s’achève quand le Soleil se trouve 6° sous l’horizon. La lumière solaire est encore suffisante pour voir sans éclairage artificiel, mais déjà la planète Vénus, dite l’étoile du Berger, et les étoiles les plus brillantes (de magnitude visuelle inférieure ou égale à 1) sont bien visibles.
• Le crépuscule nautique, qui concerne surtout la marine et se termine lorsque le Soleil est enfoncé de 12° : la ligne de l’horizon est encore visible et on peut distinguer des repères sur la côte. Le ciel est déjà bien étoilé avec les astres de magnitude visuelle jusqu’à 2.
• Le crépuscule astronomique, qui est achevé lorsque le Soleil se trouve à –18° sous l’horizon.C’est alors la nuit noire ; si le ciel est sans nuages, sans Lune et sans pollution lumineuse, les étoiles visibles semblent innombrables.

Grâce à l’atmosphère, les crépuscules ne manquent pas de couleurs
Lorsque le Soleil se rapproche de l’horizon, le chemin parcouru par sa lumière dans l’atmosphère jusqu’à notre œil devient beaucoup plus long que lorsqu’il était haut dans le ciel. Le phénomène de diffusion, dû à l’interaction entre les rayonnements et les molécules présentes dans l’atmosphère, est d’autant plus important. Si le ciel est pur, selon le modèle de Rayleigh, le bleu, rayonnement le plus énergétique (donc de plus petite longueur d’onde) du spectre solaire, est le plus diffusé, tandis que le jaune et le rouge, les moins diffusés, sont concentrés sur la zone, plus ou moins à l’ouest, où le Soleil est en train de se coucher. Après sa disparition, le Soleil continue sa descente sous l’horizon. Le phénomène de diffusion sélective se poursuit et la couleur rouge orangé s’impose à l’endroit de la disparition de Soleil. Au-dessus, la couleur jaune domine et progressivement, vers le haut, les teintes rejoignent le bleu (fig. 2). La présence de gouttelettes d’eau, de particules de glace, de poussières et aussi d’aérosols dans l’atmosphère se manifeste par une diffusion différente, indépendante de la longueur d’onde du rayonnement (diffusion Mie). Ainsi, la présence de nuages est un facteur d’embellissement du décor céleste. S’ils ne sont pas trop hauts, ils seront pendant quelques minutes illuminés par-dessous, en rouge ou violet, tandis que leur surface supérieure est déjà grise (fig. 3).

Un autre beau spectacle que peut offrir un coucher de Soleil, tout au début du crépuscule et si le ciel est sans nuages, est l’arche anticrépusculaire, encore appelée « ceinture de Vénus ». C’est du côté opposé au Soleil couchant que ce phénomène se produit et peut être observé. Entre 10° et 20°, une large bande rose est visible au-dessus d’une bande sombre gris-bleu, très légèrement arrondie, qui n’est autre que l’ombre de la Terre projetée sur les basses couches de l’atmosphère. La bande rose au-dessus résulte de la rétrodiffusion de la lumière solaire dans la zone plus haute de l’atmosphère (fig. 4).

Bien entendu, pendant l’aurore, crépuscule du matin, on retrouve les ciels colorés et la succession des limites de vision que l’on avait le soir, mais dans l’ordre inverse (fig. 5) ; cependant, la présence fréquente de brume matinale rend le spectacle de l’aurore parfois assez différent.

Pour les futurs visiteurs lunaires, les levers et couchers du Soleil auront beaucoup moins de charme. En effet, en l’absence d’atmosphère autour de la Lune, le passage du jour à la nuit et inversement de la nuit au jour s’y effectue sans transition et sans couleurs. Il en est de même pour les planètes ou les petits corps du Système solaire sans atmosphère.

 

 

 

Quelle durée pour le crépuscule astronomique ?
Connaître la durée du crépuscule est important pour les astronomes. Ce temps leur permet la mise en température du télescope ainsi que la préparation minutieuse de leur future observation. Communément, on sait que c’est autour du solstice d’été que le crépuscule est le plus long et on sait aussi qu’il dépend de la latitude du lieu : dans les régions équatoriales, la nuit tombe très vite et, a contrario, au-delà du cercle polaire, en été, le Soleil ne se couche pas. Il est donc intéressant de déterminer avec une certaine rigueur la durée du crépuscule astronomique en fonction de la latitude du lieu et de la période de l’année.

La durée du crépuscule dans les régions de latitude inférieure à 50°
Pedro Nunes (1502-1578), mathématicien portugais, a probablement été le premier à publier un ouvrage sur la détermination de la durée du crépuscule : De Crepusculis, publié en 1542 [3]. Le principe de sa méthode, reprise ultérieurement par d’autres mathématiciens, repose sur deux calculs successifs que l’on va présenter succinctement.

Pour un lieu défini par sa latitude (φ) et pour une date précise dans l’année donnée par la déclinaison du Soleil (δ) [4], on détermine dans un premier temps l’angle horaire H₀ du Soleil à l’instant de son coucher (formule 1) [5], puis, dans un deuxième temps, l’angle horaire H correspondant à une hauteur du Soleil de –18° (crépuscule astronomique, formule 2) [5]. La différence H_c = H – H₀ est l’arc horaire correspondant au crépuscule. On en déduit facilement la durée du crépuscule (en heure) en divisant H_c par 15 puisque 1 heure correspond à 360° / 24 = 15°.

Donnons un exemple pour un cas simple : le jour de l’équinoxe (δ = 0) à Bordeaux (φ = 45°). En utilisant les formules indiquées dans la note 5, on obtient : H₀ = 90° et H = 115,9°, d’où H_c = 26° et la durée du crépuscule : 1 h et 44 min. Cette valeur se retrouve sur le graphique (fig. 6) qui indique les durées du crépuscule astronomique, dans l’hémisphère Nord, pour quelques latitudes de 0° (l’équateur) jusqu’à 68°, latitude située au-delà du cercle polaire.

On remarque sur ce graphique que c’est bien au solstice d’été que le crépuscule est partout le plus long et qu’au contraire, c’est aux équinoxes qu’il est le plus court. On remarque aussi que, aux latitudes équatoriales et tropicales, il n’y a guère de différences de durées crépusculaires au cours de l’année.

Pour les astronomes amateurs qui souhaitent connaître rapidement la durée du crépuscule astronomique afin d’optimiser leurs observations, David Alberto a conçu une maquette, facile à reproduire et à utiliser. Elle est présentée dans l’annexe de cet article.

Cas des zones polaires, de latitude élevée
À partir d’une latitude de 50°, les courbes de la figure 6 sont étrangement ouvertes dans la période qui entoure le solstice d’été. La formule 2 n’est plus utilisable. Sur le terrain, cela signifie qu’à ces latitudes élevées, le Soleil n’atteint pas la profondeur de 18° sous l’horizon, et même qu’autour du solstice d’été, il ne se couche pas du tout : c’est le Soleil de minuit. À ces mêmes latitudes, pendant les mois d’hiver, le Soleil est continuellement sous l’horizon, donc ne se lève pas et la nuit est permanente. Sur le graphique, pas de courbe pendant les mois de décembre et de janvier pour ces latitudes élevées.

Une étude de ces situations ainsi que la manière de les résoudre mathématiquement a été proposée par Ferdinando Roveda, dans un article paru récemment [6]. L’auteur y signale quelques points singuliers. Par exemple, à la latitude de 81° N (tout au nord du Groenland), les deux crépuscules du matin et du soir valent exactement 12 heures… ainsi, la journée entière est crépusculaire. Aux pôles (φ = ±90°), on a soit un Soleil de minuit, soit un crépuscule permanent, soit une nuit profonde permanente… mais évidemment peu d’astronomes pour en profiter !

Le crépuscule, avec ses couleurs chatoyantes, a toujours été une source d’inspiration pour les poètes et les artistes. Pour les astronomes, il est une pause bienvenue avant (ou après) la tension et la concentration qui accompagnent les observations nocturnes, un moment privilégié offert par la nature qui peut aussi devenir pour tout un chacun un beau moment de méditation.

Article écript par :
Marie-Claude PASKOFF | Société astronomique de France

Notes

1. Extrait p. 207 de Passagères de nuit, roman de Yanick Lahens, Grand Prix de l’Académie française, éd. Sabine Wespieser, 2025.
2. Les mots aurore et aube sont employés l’un et l’autre pour signifier la période qui précède le lever du Soleil, mais ces deux termes désignent deux moments distincts. L’aubeest la période qui précède le lever du Soleil, l’auroremarque le moment où le Soleil apparaît à l’horizon.
3. David Alberto (CCS de la SAF) a repris la démonstration de P. Nunes dans un article intitulé « Calcul de la durée du crépuscule ». On trouvera cet article sur le site Internet de D. Alberto à l’adresse [https://www.astrolabe-science.fr/calculs-duree-crepuscule/].
4. Par définition, la déclinaison d’un astre (δ) est l’arc exprimé en degrés le long du cercle horaire de l’astre, entre l’équateur et l’astre. Concernant le Soleil, –23,44° ≤ δ≤ 23,44°. Les deux valeurs extrêmes de la déclinaison du Soleil correspondent aux solstices, et δ = 0 aux équinoxes puisque le Soleil se trouve alors dans le plan de l’équateur.
5. Formule 1 : cos H₀ = 1 – cos (φ – δ) / cos φ.cos δ
   Formule 2 : cos H = 1 – [cos (φ – δ) + sin 18] / cos φ.cos δ
   Remarques :
   – En utilisant les relations trigonométriques, ces formules peuvent se présenter différemment. En particulier, la formule 1 est souvent écrite : cos H₀ = –tan(φ).tan(δ).
   – Les formules indiquées sont approximatives, car elles incluent plusieurs hypothèses simplificatrices (orbite terrestre circulaire, année de 365 jours et journées de 24 heures, déclinaison solaire constante pendant chaque journée).

6. Roveda Ferdinando, « Combien de temps dure le crépuscule ? », Cadrans solaires pour tous, n^o19, printemps 2026
   [https://www.cadrans-solaires.info/wp-content/uploads/2026/02/mag-CSpourtous-n19.pdf].