Les Eclipses
Une éclipse est l’occultation d’un corps céleste par un autre. La Terre est concernée par deux sortes d’éclipses : celles de la Lune et celles du Soleil. Ce phénomène qui a longtemps inquiété les hommes (les Incas pensaient que les éclipses de Soleil étaient la manifestation de la colère du Dieu Soleil) continue de nous fasciner. Que se cache-t-il donc derrière lui ? Vous allez le voir, c’est vraiment simple.
Les éclipses de Lune
Comme nous lorsque nous marchons au Soleil, la Terre a une ombre
qu’elle projette dans l’espace. Et comme vous le savez, quand quelqu’un se
met devant vous alors que vous lisez, vous n’y voyez plus rien. De même, lorsque la
Lune passe dans l’ombre de la Terre, elle n’est plus éclairée et
‘disparaît’. Il y a donc une éclipse de Lune lorsque la Terre est entre le
Soleil et la Lune.
En réalité, il y a deux types d’éclipses de Lune, car
l’ombre de la Terre est composée de deux parties : le cône d’ombre et le
cône de pénombre. En effet, du fait de la lumière du Soleil, la Terre projette dans
l’espace un cône d’ombre entouré par une zone partiellement assombrie, le
cône de pénombre (cf. l’image ci-dessous). Le cône d’ombre de la Terre a une
longueur moyenne de 1 379 200 km et à la distance moyenne de la Terre à la Lune (environ
381 547 km), il a un diamètre d’environ 9 170 km (celui de la Lune est
d’environ 3 476 km).
Les éclipses totales de Lune ont lieu lorsque la Lune passe tout entière dans le cône d’ombre de la Terre. Si notre satellite passe exactement par le centre du cône d’ombre, il est obscurci pendant environ deux heures. Sinon, la durée de l’éclipse totale est plus courte et peut même ne durer que quelques instants si la Lune passe juste à la limite du cône d’ombre.
Les éclipses partielles de Lune ont lieu lorsqu’une parie seulement de la Lune passe dans le cône d’ombre de la Terre. Les éclipses partielles peuvent avoir des importances différentes. On remarque cependant deux cas extrêmes. On parle d’éclipses presque totales lorsque la Lune est presque entièrement obscurcie et d’éclipses mineures lorsqu’on ne voit qu’une petite partie de l’ombre de la Terre sur la Lune. Historiquement, c’est l’observation de l’ombre Terrestre projetée sur la Lune qui nous donna la première indication sur la forme réelle de la Terre.
Dans tous les cas, la Lune entre d’abords dans le cône de pénombre de la Terre avant de pénétrer dans le cône d’ombre. Elle est alors fortement assombrie, et la partie se trouvant dans le cône d’ombre semble totalement noire. En fait, même pendant une éclipse totale, la Lune n’est pas complètement noire car elle est tout de même éclairée par une lumière rouge réfractée par l’atmosphère terrestre qui filtre les rayons bleus de la lumière du Soleil (c’est d’ailleurs pour cela que le ciel nous parait bleu). Mais lorsque l’éclipse a lieu alors que la Terre est recouverte d’une épaisse couche de nuages empêchant la réfraction de la lumière, la Lune est complètement invisible pendant toute l’éclipse.
Le cône d’ombre de la Lune a une longueur comprise entre 367 000 et 379 800 km, la distance de la Terre à la Lune variant, elle, de 357 300 à 407 100 km. L’ombre de la Lune n’atteint donc pas toujours la Terre, même si le Soleil, la Lune et la Terre sont parfaitement alignés.
Les éclipses totales de Soleil ont lieu lorsque l’ombre de la Lune atteint la Terre. Le diamètre du cône d’ombre de la Lune sur la Terre ne dépasse jamais 268,7 km et est la plupart du temps beaucoup plus petit. Le diamètre de la pénombre, région d’où l’on voit une éclipse partielle, est d’environ 4 800 km. Lorsque le cône d’ombre de la Lune n’atteint pas le Terre, on assiste à une éclipse annulaire. On voit apparaître un anneau brillant autour du disque noir de la Lune : c’est la couronne du disque solaire.
A la surface de la Terre, l’ombre de la Lune se
déplace vers l’est, et comme la Terre tourne dans le même sens, la vitesse du
déplacement de l’ombre de la Lune sur la Terre est la différence entre la vitesse
de déplacement de la Lune sur son orbite et la vitesse (‘de rotation’)
linéaire de la surface de la Terre. Cette vitesse est d’environ 1 706 km/h à
l’équateur, et d’environ 3 380 km/h près des pôles où la vitesse linéaire
de la Terre est quasiment nulle. La durée totale ainsi que la trajectoire d’une
éclipse totale de Soleil peuvent être définies grâce à la taille du cône
d’ombre de la Lune et de la vitesse de celui-ci sur la Terre. La durée maximale
d’une éclipse totale de Soleil est de sept minutes et demi (cela n’arrive que
très rarement : une seule fois en plusieurs milliers d’années), mais en
général elle est beaucoup plus courte : environ trois minutes pour quelqu’un
situé au centre de la trajectoire du cône d’ombre de la Lune.
A l’extérieur du cône d’ombre de la Lune et dans le cône
de pénombre, le Soleil n’est qu’en partie obscurci : c’est ce
qu’on appelle une éclipse partielle.
Lors d’une éclipse totale de Soleil, l’occultation totale de notre étoile a lieu environ une heure après le début de l’éclipse. La luminosité du Soleil diminue petit à petit pour finalement atteindre celle d’un beau clair de Lune. Ce reste de lumière est en grande partie du à la couronne solaire. Comme la surface visible du Soleil se réduit à un fin croissant, la couronne solaire devient visible. On peut observer des points lumineux en forme de croissant (grains de Baily) étinceler juste avant que l’éclipse ne soit totale. Ils sont dus à l’éclairage des vallées et des irrégularités de la surface lunaire par le Soleil et sont également visibles au moment de l’émersion (instant où le Soleil réapparaît après l’éclipse totale). On peut également observer des franges d’ombre mobiles sur des objets situés à la surface de la Terre, et ce avant, pendant et après l’occultation totale du Soleil. Ce phénomène n’est pas encore bien expliqué, mais il est possible qu’il soit du à la réfraction irrégulière de la lumière du Soleil dans l’atmosphère terrestre. Enfin, un observateur situé sur une colline où dans un avion peut voir l’ombre de la Lune se déplacer vers l’est sur la surface de la Terre avant et après l’occultation totale, comme l’ombre d’un nuage avançant rapidement.
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Eclipse totale de Soleil observée au Mexique et en Bolivie le 11 juillet 1991 |
Fréquence des éclipses
Chacun sait que les orbites de la Terre (appelée écliptique) et de
la Lune ne sont pas dans le même plan : elles sont inclinées l’une par rapport
à l’autre. Si les deux orbites étaient dans le même plan, on pourrait observer
deux éclipses par mois lunaire : une éclipse de Lune à chaque pleine Lune et une
éclipse de Soleil à chaque nouvelle Lune.
La Lune et le Soleil reviennent à la même position par rapport aux
noeuds (points d’intersection des deux orbites) périodiquement. C’ est pourquoi
les éclipses peuvent être observées à intervalles réguliers : le saros, à peu
près égal à 6 585,3 jours, soit environ 18 ans, entre 9 et 11 jours (selon le nombre
d’années bissextiles) et 8 heures. Connu depuis la Babylone antique, le saros
correspond à 19 retours du soleil à un noeud donné, à 242 retours de la Lune au même
noeud et à 223 mois lunaires. La différence qui apparaît entre le nombre de mois
lunaires et le nombre de retours de la Lune au même noeud est due au déplacement des
noeud vers l’ouest de 19,5° par an. Une éclipse est donc identique à la
précédente mais déplacée de 120° vers l’ouest à la surface de la Terre à cause
de la rotation de celle-ci. Environ 70 éclipses ont lieu pendant un saros : 29
éclipses de Lune et 41 éclipses de Soleil.
Observation des éclipses
Les éclipses totales du Soleil permettent d’observer de nombreux phénomènes astronomiques qui ne peuvent l’être dans les conditions habituelles d’observation. Elles permettent d’étudier des problèmes tels que la taille et la composition de la couronne solaire, l’action du champ gravitationnel solaire sur la courbure des rayons lumineux passant à proximité du Soleil... L’observation de la couronne solaire n’est possible que pendant une éclipse totale de Soleil à cause du fort éclat du Soleil et de l’illumination de l’atmosphère terrestre par le Soleil. Aujourd’hui, une lunette spéciale appelée coronographe permet d’observer cette couronne à tout moment. L’observation des éclipses solaires est actuellement très importante car elle donne des informations sur la façon dont les légères variations du Soleil influent sur le climat terrestre ainsi que sur la manière d’améliorer la prévision des éruptions solaires.
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Consultez également notre dossier spécial éclipses de Soleil :
- Dossier Pour la Science, N° 259 mai 1999 :
- Les éclipses de Soleil
- Eclipses et chronologie
Site officiel de l'éclipse du 11 août 1999 :
