Quand la Lune s'efface ...

1. NOTIONS PRÉLIMINAIRES :

a) La Lune :

Comme chacun de nous le sait, la Lune est le satellite naturel de notre planète. Les hypothèses actuelles concernant sa formation tendraient vers approuver l'accrétion des débris terrestres violemment éjectés de la Terre lors d'une collision avec une comète.

Les caractéristiques importantes de notre Lune sont :

• son diamètre de 3476 km,
• sa distance moyenne de la Terre de 384 400 km,
• sa période de révolution : elle fait un tour autour de la Terre en 27 jours et 8 heures,
• l'inclinaison de son orbite de 5.1 degré par rapport à l'orbite terrestre.

Lors de sa rotation autour de la Terre, la Lune présente toujours la même face. C'est pourquoi la face invisible, " la face cachée de la Lune " a toujours intrigué l'Homme…

Tentons de comprendre pourquoi la Lune ne nous tourne jamais le dos :

Dans un premier temps, il est nécessaire de savoir que la Lune, bien que tournant autour de la Terre, tourne également sur elle-même.

Dans le but de comprendre ce phénomène, nous allons réaliser une petite expérience :
Demandons à une personne de s'asseoir sur une chaise (cette personne symbolisera la Terre). Ensuite, un deuxième personne (symbolisant la Lune) va tourner autour de la première, tout en veillant à lui présenter constamment son visage. Nous constaterons que la " Lune ", en revenant à son point de départ, a fait un tour sur elle-même en même temps qu'elle a effectué un tour autour de la " Terre ".

En clair, la Lune effectue une rotation sur son axe dans le même temps qu'elle accomplit une révolution autour de la Terre, soit en 27 jours et 8 heures. Cette synchronisation des deux mouvements explique que la Lune nous présente toujours la même face.

b) Les phases lunaires :

La Lune n'émet par elle-même aucune lumière mais diffuse celle qu'elle reçoit de l'astre solaire. Aussi ne voyons-nous jamais de la Lune que sa partie exposée au Soleil.

Pour bien comprendre le phénomène des phases de la Lune, nous devons faire la différence entre les deux mouvements ci-dessous :

• la Terre fait un tour sur elle-même en 24 heures, indépendamment de la Lune ;
• la Lune fait un tour autour de la Terre en 27 jours et 8 heures, indépendamment de la Terre.

Les phases de la Lune sont causées par l'éclairement de sa surface par le Soleil.

C'est donc la position variable de la Lune par rapport à la Terre qui nous donnera une vision différente de la Lune : en effet, 50% de sa surface sont à tout instant éclairés par le Soleil.

Cependant, la position de la Lune par rapport à la Terre varie, et nous donne donc une vision différente de la Lune suivant sa position dans l'espace.

Ce sont ces différentes visions de la Lune que nous appelons " PHASES " :

Au début du cycle (nous appellerons ce jour, le JOUR 0), et à midi, le Soleil, la Lune et la Terre sont alignés, avec la Lune entre les deux autres corps. Durant la journée, la Lune passe dans le ciel… mais nous ne pouvons pas la voir car le Soleil éclaire sa face cachée. La nuit suivante, la Lune nous est tout autant invisible car… la Terre (tournant plus vite qu'elle) est déjà plongée dans la nuit, alors que la Lune est toujours dans le " jour ". Cette phase est appelée " NOUVELLE LUNE ".

Dans les jours suivants (JOURS 1 à 6), la Lune avance dans sa progression autour de la Terre. Il en résulte alors l'apparition d'un fin croissant, grandissant de jours en jours.

Au JOUR 7, l'angle Soleil/Terre/Lune est de 90°. Il en résulte que la face que nous pouvons voir est éclairée à moitié : la forme de la Lune à ce moment là est un " D ", c'est le " PREMIER QUARTIER ".

Au fil des JOURS 8 à 13, la surface éclairée visible depuis Terre est en augmentation.

Au JOUR 14, et à minuit : la Lune, la Terre et le Soleil sont " parfaitement " alignés. La totalité de la face éclairée est visible par tout observateur se trouvant sur la face non éclairée de la Terre : c'est la " PLEINE LUNE ".

Du JOUR 15 au JOUR 20, la surface éclairée visible diminue.

Au JOUR 21, la face éclairée visible présente une forme de "C ", c'est le " DERNIER QUARTIER ".

Ensuite la Lune continue sa route autour de la Terre.

Au JOUR 27, il n'apparaît plus qu'un fin croissant de Lune.

Et au JOUR 28, qui correspond également au JOUR 0 de notre exemple, la Lune recommence le cycle.

Vous l'aurez certainement compris : des JOURS 1 à 13, on dit que l'on observe une LUNE ASCENDANTE ; tandis que des JOURS 15 à 27, on observe une LUNE DESCENDANTE.

2. QU'EST-CE QU'UNE ÉCLIPSE ?

a) D'un point de vue physique :

Éclipse : occultation temporaire d'un astre par un autre.

Deux sortes d'éclipses impliquent la Terre: celles de la Lune et celles du Soleil.

Une éclipse de Lune survient lorsque la Terre passe entre le Soleil et la Lune, et que son ombre assombrit la Lune. Une éclipse de Soleil se produit lorsque la Lune passe entre le Soleil et la Terre, et que son ombre est projetée sur la surface de la Terre. Les transits et les occultations sont des phénomènes astronomiques similaires, mais ne sont pas aussi spectaculaires que les éclipses, du fait de la petite taille des corps concernés vus depuis la Terre.

Puisque maintenant nous avons compris le phénomène des phases lunaires, nous pouvons nous demander pourquoi n'y a-t-il pas une éclipse solaire à chaque nouvelle Lune, et une éclipse lunaire à chaque pleine Lune ?

La raison est simple : pour avoir ces deux types d'éclipses à chaque nouvelle et pleine Lune, il faudrait que l'axe de l'orbite de la Lune soit de 0° par rapport à l'axe Terre/Soleil, ce qui impliquerait systématiquement un alignement parfait des 3 corps célestes à ces deux phases.

Mais en fait, il n'en est rien : l'axe de l'orbite de la Lune est incliné de 5.1°, par rapport à l'orbite terrestre, mais cette inclinaison peut varier de bas en haut par rapport à cette valeur… jusqu'à atteindre une valeur suffisamment faible que pour permettre une éclipse de Lune et/ou une éclipse de Soleil.

b) Historique :

Le mot éclipse vient du grec EKLEIPSIS qui signifie délaisser, abandonner ; ce qui reflétait la terreur des peuples anciens à l'approche de ce phprésager énomène. Ils croyaient que l'objet céleste caché allait abandonner l'humanité. Une éclipse pouvait la guerre, la peste, la mort d'un personnage important ou encore la fin du monde.

Les Chinois croyaient que l'éclipse solaire était causée par un dragon qui menaçait d'engloutir le Soleil. Le mythe nordique était plutôt l'histoire de deux loups qui poursuivaient la Lune et le Soleil éternellement. Parfois, ils parvenaient à les dévorer.

Les Hindous pratiquent encore certains rites reliés aux phénomènes des éclipses, par exemple ils doivent se plonger dans un des cinq fleuves sacrés de l'Inde, comme le Gange, s'ils veulent éviter les ''effets nocifs'' d'une éclipse.

Une légende raconte que Christophe Colomb, lors d'un de ses voyages, aurait utilisé ses connaissances sur les éclipses afin de faire peur aux Amérindiens qui ne voulaient plus fournir de nourriture à son équipage.

3. L'ÉCLIPSE SOLAIRE :

Pour un observateur terrestre, une éclipse de Soleil se produit lorsque la Lune passe devant le disque solaire.

Le cône d'ombre de la Lune a une longueur variant de 367 000 à 379 800 km et la distance de la Terre à la Lune varie de 357 300 à 407 100 km.

Une éclipse totale de Soleil se produit lorsque l'ombre de la Lune atteint la Terre. Le diamètre du cône d' ombre de la Lune ne dépasse jamais 268,7 km sur la Terre.

Ainsi, la zone d'observation terrestre d'une éclipse totale de Soleil s'étale toujours sur moins de 268,7 km, et est en général beaucoup plus étroite. À la surface de la Terre, la largeur de la pénombre, ou région d'éclipse partielle, est d'environ 4 800 km.

Lorsque la Lune passe entre la Terre et le Soleil sans que son ombre atteigne la Terre, il se produit une éclipse annulaire : un anneau brillant (couronne du disque solaire) apparaît autour du disque noir de la Lune.

L'ombre de la Lune se déplace vers l'est à la surface de la Terre.

Comme la Terre tourne également dans ce sens, la vitesse de l'ombre lunaire sur la Terre est la différence entre la vitesse de déplacement de la Lune sur son orbite et la vitesse de rotation de la Terre. La vitesse de l'ombre à l'équateur est d'environ 1 706 km/h. Près des pôles, où la vitesse de rotation est quasi nulle, l'ombre se déplace à environ 3 380 km/h. La trajectoire d'une éclipse totale de Soleil et sa durée peuvent être déterminées à partir de la taille du cône d'ombre lunaire et de la vitesse de ce cône sur la Terre. Une éclipse totale de Soleil a une durée maximale de sept minutes et demie. Les éclipses d'une telle durée sont rares (une seule fois en plusieurs milliers d'années), la plupart des éclipses totales étant visibles pendant quelques minutes, depuis un point situé au centre de la trajectoire de l'éclipse.

Pour une éclipse totale de Soleil, la Lune commence à se déplacer sur le disque solaire environ une heure avant l'occultation totale. L'éclat du Soleil diminue graduellement, et durant l'obscurcissement total il atteint l'intensité d'un vif clair de lune.

Cette lumière résiduelle est due en grande partie à la couronne solaire, région la plus éloignée de l'atmosphère solaire. Comme la surface du Soleil se réduit à un croissant fin, la couronne solaire devient visible. Juste avant que l'éclipse ne devienne totale, de brillants points lumineux en forme de croissant, appelés grains de Baily, étincellent. Ces points sont dus à l'illumination par le Soleil des vallées et des irrégularités de la surface lunaire. Les grains de Baily sont également visibles au moment de l'émersion, instant où réapparaît l'astre occulté.

Avant, après et parfois pendant l'occultation totale, des franges étroites d'ombre mobiles peuvent être observées sur les objets situés à la surface de la Terre. Ces franges d'ombre ne sont pas totalement expliquées, mais on pense qu'elles sont dues à la réfraction irrégulière de la lumière dans l'atmosphère terrestre. Avant et après l'occultation totale, un observateur situé sur une colline ou dans un avion peut voir l'ombre de la Lune se déplacer vers l'est à la surface de la Terre, comme l'ombre d'un nuage avançant rapidement.

4. L'ÉCLIPSE LUNAIRE :

La Terre, éclairée par le Soleil, projette dans l'espace un cône d'ombre, entouré par une zone partiellement assombrie, le cône de pénombre. La longueur moyenne de l'ombre est de 1 379 200 km.

À 384 600 km, distance moyenne de la Terre à la Lune, le cône d'ombre a un diamètre d'environ 9 170 km.

Une éclipse totale de Lune se produit lorsque l'astre est entièrement plongé dans le cône d'ombre de la Terre. Si la Lune passe exactement au centre du cône d'ombre, elle est obscurcie pendant environ deux heures. Dans les autres cas, la période d'éclipse totale est moindre, et peut ne durer qu'un instant si la Lune passe juste à la limite de l'ombre.

Une éclipse partielle de Lune survient lorsqu'une partie seulement de la Lune est plongée dans le cône d'ombre de la Terre et est partiellement obscurcie. On rencontre des éclipses partielles de différentes ampleurs. Les deux cas extrêmes sont l'éclipse presque totale, lorsque la Lune est presque entièrement obscurcie, et l'éclipse mineure, lorsqu'on aperçoit une petite partie de l'ombre terrestre passant sur la Lune.

D'un point de vue historique, l'observation de l'ombre circulaire de la Terre avançant sur la surface de la Lune fut la première indication de la forme de la Terre.

Avant de pénétrer dans le cône d'ombre de la Terre, la Lune passe dans le cône de pénombre, et sa surface s'assombrit nettement. La partie qui pénètre dans le cône d'ombre semble pratiquement noire.

Cependant, au cours d'une éclipse totale, le disque lunaire n'est pas totalement obscur: il est légèrement éclairé par une lumière rouge réfractée par l'atmosphère terrestre, qui filtre les rayons bleus de la lumière solaire. Si une éclipse de Lune se produit alors que la Terre est recouverte d'une épaisse couche de nuages qui empêche la réfraction de la lumière, la surface de la Lune est invisible durant toute l'éclipse.

5. FREQUENCE DES ÉCLIPSES, PRÉDICTIONS ET SAROS :

Comme nous l'avons déjà vu plus haut, si l'orbite terrestre, ou écliptique, était dans le même plan que l'orbite lunaire, deux éclipses totales surviendraient au cours de chaque mois lunaire : une éclipse de Lune se produirait au moment de chaque pleine Lune, et une éclipse de Soleil apparaîtrait au moment de chaque nouvelle Lune. Les deux orbites sont toutefois inclinées.

Par conséquent, les éclipses surviennent seulement lorsque la Lune ou le Soleil sont à moins de quelques degrés de deux points, appelés nœuds, qui sont les lieux d'intersection des deux orbites.

Périodiquement, le Soleil et la Lune retrouvent une même position par rapport à l'un des nœuds. Ainsi, les éclipses se produisent à intervalles réguliers appelés saros. Un saros correspond à environ 6 585,3 jours, c'est?à?dire 18 années, de 9 à 11 jours (selon le nombre d'années bissextiles) et 8 heures. Le saros, connu depuis l'Antiquité, correspond à 19 retours du Soleil au même nœud, 242 retours de la Lune au même nœud et 223 mois lunaires. L'inégalité entre le nombre de retours de la Lune et le nombre de mois lunaires provient du déplacement des nœuds vers l'ouest, à raison de 19,5° par an.

Chaque éclipse est identique à la précédente, mais est déplacée de 120° vers l'ouest à la surface de la Terre, en raison de la rotation de cette dernière.

Pendant un saros, environ 70 éclipses ont lieu, dont 29 éclipses de Lune et 41 éclipses de Soleil. Parmi ces dernières, en général 10 sont totales et 31 partielles. Au cours d'une année, il se produit de 2 à 7 éclipses.

Cependant, un long intervalle de temps sépare deux observations successives d'éclipses totales de Soleil à partir d'un même lieu. Ainsi, depuis le début du siècle, on n'a pu observer que trois éclipses totales de Soleil en France, l'une en 1912, l'autre en 1961 ; et la dernière fût celle du 11 août 1999.

SOURCES :

• Astronomie Pratique, " Jeux de Lune ", Hachette,
• Encyclopédie ENCARTA " Les Eclipses : prédiction et saros ", 1997,
• Site WEB, " Entre l'Ombre et la Lumière ", 2000,
• AFA, " Afascope ", 2000.