- L’éclipse partielle, lorsque la Lune traverse une partie seulement de l’ombre de la Terre

- L’éclipse totale, lorsque la Lune pénètre totalement dans l’ombre de la Terre.

La grandeur d’une éclipse lunaire se définit comme la fraction de la Lune éclipsée. L’éclipse sera totale lorsque sa grandeur sera égale ou supérieure à l’unité.

Le cycle du Saros définit 84 éclipses lunaires et solaires en moyenne. Etant donné que les éclipses de Lune peuvent s’observer sur toute l’hémisphère de la Terre plongée dans l’obscurité, il y a en fait plus de chances d’assister à une éclipse de Lune qu’à une éclipse de Soleil. Mais les conditions d’occultation sont plus rigoureuses que celles qui régissent les éclipses solaires. 

Le plan de la Lune doit former un angle inférieur à 41’10” avec le plan de la  Terre et celui du Soleil (l'axe Terre-Soleil) pour que nous puissions assister à une éclipse ne fut-ce que partielle. Aussi, le plus souvent la Lune passe à côté de l’ombre de la Terre. Il y a donc moins d’éclipses lunaires que d’éclipses solaires avec un maximum de 3 éclipses lunaires par an.

L’éclipse durera plus longtemps lorsque la Lune est à l’apogée (au plus loin de la terre). Le diamètre du cône d’ombre projeté par la Terre sur la Lune sera plus petit mais les lois de Kepler - la loi des aires - prévalent malgré tout : plus éloignée de la Terre, la Lune se déplace plus lentement sur son orbite. Ce phénomène est décisif. Sa vitesse est d’environ 1 km/s (15'/minute) et la phase totale peut durer au maximum 1h45m. Dans son entièreté, le phénomène peut durer environ 6 heures.

A l’instant du 1^er contact, c’est-à-dire au moment où la Lune prend contact avec la pénombre de la Terre, la Lune garde une teinte grisâtre et le phénomène est pratiquement inobservable pour un néophyte. Au bout d’une heure, lorsque la Lune pénètre dans l’ombre de la Terre (2^eme contact), le bord est du limbe commence à disparaître. L’ombre bleue-nuit, quasi noire, envahi sa surface illuminée en formant une grande échancrure, signe de la rotondité de la Terre. La partie de la Lune plongée dans l’ombre prendra une teinte orange, phénomène provoqué par la réfraction de la lumière solaire dans l’atmosphère terrestre (c'est le même phénomène qui se produit au coucher du Soleil lorsque ce dernier prend une couleur rouge). Lorsqu’une heure plus tard la Lune est complètement plongée dans l’ombre, sa surface prend une teinte cuivrée, d’un rouge plus ou moins sombre selon la quantité d'aérosols (eau et poussières) présents dans l'atmosphère terrestre.

Comment photographier une éclipse de Lune ?

Vous avez deux possibilités : soit montrer l'évolution de l'éclipse en cours des 5-6 heures que dure le phénomène en prenant des poses successives séparées de quelques minutes, ou réaliser des gros-plans lors des 2^eme et 3^eme contact ainsi qu'au milieu de la phase totale. Si vous utilisez un boîtier réflex de 35 mm, il faut savoir qu’une image mesure 24 x 36 mm de côté. Si vous utilisez un objectif grand-angulaire de 24 mm f/2.8 il couvrira un champ réel de 53° x 74° en mode paysage, un peu moins avec un 35 mm.

Si vous disposez d'un logiciel de simulation performant, essayez de simuler le champ de votre appareil photo ainsi que le déplacement de la Lune au cours de l'éclipse. Cela vous aidera à déterminer l'orientation de votre appareil photo par rapport à la trajectoire de l'éclipse ainsi que le  meilleur écart entre chaque cliché en fonction de la focale que vous utiliserez.

Malgré le fait que les déplacements de la Lune (comme du Soleil) ne soient pas constants en azimut et en élévation, nous pouvons oublier ce phénomène car il s'agit d'un seule surimpression qui n'aura pas besoin d'être comparée avec d'autres images similaires où la symétrie est recherchée.

A gauche, l'éclipse totale de Lune du 24 mars 1978 photographiée par Akira Fujii. Il utilisa un boîtier moyen format Mamiya Press installé en parallèle sur son télescope et équipé d'un objectif de 100 mm f/2.8. L'image originale de la Lune mesure 0.91 mm sur le film. Les prises de vue en surimpression ont été réalisées toutes les 2 puis ~7 minutes sur film Ektachrome 64, 1/125e à f/8 durant la phase partielle et 5 minutes à f/4 durant la totalité en poursuite lunaire. A droite, l'éclipse de Lune du 15 mai 2003 photographiée par Steve Ruppa au Wisconsin, USA, au foyer d'une lunette Stellarvue AT1010 de 80 mm f/5 équipée d'un appareil Nikon Coolpix 4500. L'image originale de la Lune mesure 0.73 mm sur le capteur CCD. Les prises de vue ont été enregistrées toutes les 7 minutes environ puis compositées.

Je vous conseille de réaliser des prises de vue espacées d'au moins 1°, soit 2 fois le diamètre de la Lune. Sachant que la Lune se déplace de 15' par minute, un décalage de 1° entre les prises de vue correspond donc à prendre une image toute les 4 minutes (prenons 5 min par facilité). A vous de déterminer l'écart optimal qui donnera le plus d'esthétique à la surimpression. Seule difficulté, lorsque la Lune entrera dans l'ombre de la Terre, l'image sera très sombre et vous devrez facilement multiplier le temps de pose d'un facteur 5 voire 10. Tenez en compte tout en évitant le filé qui détruirait la qualité de votre document.

Beaucoup d'amateurs optent pour la facilité et si l'image du phénomène est isolée de son avant-plan, ils prennent des photographies individuelles avec un téléobjectif ou une petite lunette puis réalisent un compositage par la suite, comme cela a été fait pour la séquence du 15 mai 2003 présentée ci-dessus.

Je rappelle que le temps d'exposition maximum que vous pouvez utiliser pour que les traînées des astres n'apparaissent pas sur le film est de :

T : Temps d'exposition (secondes)

F : Longueur focale de votre optique (mm)

D : Déclinaison du sujet (degrés)

T = 1000 / (F cos D)

Pour une éclipse ayant lieu à 40° de déclinaison et une optique de 24 ou 35 mm de focale, le temps d'exposition maximal sera respectivement de 54 et 37 sec. En réalisant des prises de vue exposées 5 à 10 sec durant la totalité vous avez largement le temps de réaliser des poses prolongées sans craindre le filé.

Certains appareils photos numériques bas de gamme sont inutilisables pour réaliser ce genre de surimpression car il ne disposent en général que d'une pose B limitée à 15 ou 30 sec et certains ne sont même pas équipés de téléobjectif. La meilleure solution consiste à acheter un boîtier réflex numérique (Nikon D10, Canon EOS 300D par exemple) sinon vous pouvez tenter de réaliser un photomontage sur ordinateur, bien que ce soit une solution artificielle.

Cliquer sur les images pour les agrandir.

Avant de vous attaquer à une éclipse de Lune, faites plusieurs essais au cours d'une lunaison normale pour déterminer le temps d'exposition sans surexposer l'image et obtenir des images régulièrement espacées de la Lune. Dans la majorité des cas, l'avant-plan sera surexposé du fait de l'accumulation des prises de vue individuelles sur la même image. Pensez donc à compositer l'image de l'éclipse avec une image de l'avant-plan prise juste avant ou après l'éclipse. Cela demande donc que vous ayez un ordinateur à votre disposition équipé de quelques logiciels de traitement d'image (MS-Photo Editor par exemple ou mieux, Picture Window Pro, Adobe Photoshop, Iris, etc).

L'autre solution consiste à utiliser un téléobjectif ou un télescope pour réaliser des gros-plans en couleurs de l'éclipse. L'image de la Lune étant 109 fois plus petite que la longueur focale de votre optique, photographiée avec un boîtier réflex équipé d'un téléobjectif de 210 mm, comme sur le document présenté ci-dessus, l'image de la Lune mesure moins de 2 mm ! Le sujet étant de très faible luminosité, pour obtenir une image détaillée lorsque la Lune prendra une couleur rouge cuivrée, il est nécessaire d'utiliser soit une caméra CCD (ou une webcam) soit une émulsion de 200 ou 400 ISO.

Si vous utilisez une webcam, vous pouvez soit l'utiliser en mode afocal, en retirant son optique, soit conserver son objectif. Dans tous les cas utilisez un oculaire de grande focale (un 25 ou un 40 mm selon la focale de votre télescope) pour contenir toute la Lune. Si vous travaillez avec un télescope catadioptrique vous avez avantage à ouvrir le champ pour réduire le temps de pose en utilisant un télécompresseur f/6.3. En passant de f/10 à f/6.3 par exemple votre temps de pose sera réduit d'un facteur 2.5 ! (pose de 0.4 sec au lieu de 1 sec).

Eclipse de Lune du 20 janvier 1999 photographiée par Barnes, USA.	Eclipse de Lune du 20 janvier 2000 photomontage de Kazuyuki Tanaka, USA.

Cliquer sur les images pour les agrandir.

Toutefois la tolérance de mise au point est proportionnelle au carré du rapport focal f/D et elle sera donc plus étendue si vous utilisez un rapport focal plus élevé. Il faut donc trouver un justement compromis en rapport focal et précision de la mise au point, un phénomène qui intervient surtout avec une caméra CCD et d'autant plus que la Lune prendra une couleur rouge sombre, souvent difficile à focaliser, et plus encore si vous utilisez une lunette achromatique... Bref, il y a beaucoup d'éléments à concilier pour obtenir une bonne image en haute-résolution d'une éclipse de Lune.

Pour les prises de vue en haute-résolution, abandonnez l'idée d'exposer correctement la région plongée dans l'ombre et simultanément la partie brillante non éclipsée. La différence de contraste entre l'ombre et la clarté dépasse plusieurs dizaines de magnitudes. Essayez par contre d'effectuer une mise au point optimale durant la totalité, c'est déjà toute une prouesse si vous disposez d'un réglage manuel, et ensuite montrez votre savoir-faire en trouvant la meilleure exposition qui fera ressortir tous les détails de la surface lunaire et toute la richesse des tonalités rouges-orangées.

Après la prise de vue le travail vous n'avez encore accompli que la moitié du travail ! Comme tout bon photographe vous devriez passer vos images sur ordinateur et les corriger numériquement (correction de gamma, masque flou, compositage, photomontage, etc) pour obtenir des documents comparables à ceux présentés sur cette page.

Si vous travaillez avec une webcam ou une caméra vidéo vous avez un avantage sur les caméras CCD car vous pourrez additionner les meilleurs images parmi celles enregistrées durant quelques secondes pour diminuer le bruit électronique et accentuer les détails.

Aristarque et la mécanique céleste

C’est en observant la forme que prenait l’ombre de la Terre sur la surface de la Lune, qu’il y a plus de 2200 ans Aristarque pu déterminer la distance Terre-Lune. A condition de connaître le diamètre de la Terre, il se demanda combien de Lune pouvait-on placer dans l’ombre de la Terre ? Un problème classique des stages d’astronomie....  

Malgré l’imprécision de ses instruments, Aristarque parvint également à estimer la distance Terre-Soleil. Bien que son erreur atteignit un facteur proche de 20, il considérait que le Soleil était 20 fois plus éloigné que la Lune. Depuis cette époque, mathématiciens et astronomes n’ont cessé d’arpenter le ciel, cherchant inlassablement notre place dans l’univers.

Objet de contemplation, les éclipses reflètent fidèlement les lois de la mécanique céleste. Nous connaissons aujourd’hui les moindres faits et gestes de la Lune. Nous ignorons l’ensemble de ses effets, mais ses influences n’ont plus rien d’occulte et son action sur les êtres vivants est loin d’être démontrée. Seuls effets sensibles, sa force gravitationnelle qui induit les phénomènes de marées sur Terre et les nombreuses perturbations orbitales citées précédemment.

Pour plus d'information

Ephemerides (sur ce site)

Les éphémérides astronomiques (Jean Vallières)

NASA Lunar Eclipse (les éphémérides de Fred Espenak)

MrEclipse (Fred Espenak)

Bureau des Longitudes (Ephémérides)

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