Éclipse

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Éclipse de soleil, France, 1999

Éclipse de soleil, 2005

Une éclipse correspond à l'occultation d'une source de lumière par un objet physique. En astronomie, une éclipse se produit lorsqu'un objet (comme une planète ou un satellite naturel) occulte une source de lumière (comme une étoile ou un objet éclairé) pour un observateur.

Lorsque l'objet occultant a un diamètre angulaire nettement plus petit (< 1/2 ?) que celui de l'autre objet, on parle plutôt de transit.

Les éclipses dans le système Terre-Lune-Soleil

Principes mécaniques

Une éclipse de Soleil se produit lorsque la Lune se trouve entre le Soleil et la Terre, ce qui ne peut se passer que lors d'une nouvelle Lune. Une partie de la Terre se trouve alors dans l'ombre ou la pénombre de la Lune.

Une éclipse de Lune se produit lorsque la Terre se trouve entre le Soleil et la Lune, ce qui ne peut se passer que lors d'une pleine Lune. La Lune se trouve alors dans l'ombre de la Terre.

Orbites de la Lune et du Soleil.

Ombre et pénombre.

Une éclipse peut être totale ou partielle.

Lorsque la source de lumière est entièrement bloquée par l'objet éclipsant, on parle d'éclipse totale.

Si l'objet éclipsant ne bloque pas entièrement la lumière provenant de la source, on parle d'éclipse partielle.

NB : Une éclipse annulaire est un cas particulier d'éclipse partielle où les trois objets concernés sont parfaitement alignés, mais où l'objet éclipsant est trop petit (ou l'objet éclipsé trop gros) pour bloquer complètement la source de lumière : il reste alors un anneau lumineux encore visible.

C'est une situation relativement fréquente pour les éclipses de Soleil car, bien que par coïncidence, la Lune et le Soleil aient quasiment la même taille apparente vus de la Terre, selon leurs distances respectives à la Terre, une faible différence de diamètre apparent (de l'ordre de quelques %) est perceptible.

À partir de la Terre, une éclipse n'est possible que lorsque le Soleil, la Lune et la Terre sont alignés.

Si le plan de l'orbite de la Lune coïncidait avec celui de la Terre, appelé l'écliptique, il y aurait une éclipse de Soleil et une éclipse de Lune chaque mois synodique lunaire. Comme ces deux plans sont inclinés d'un angle de 5°09', il faut que la Lune soit à proximité d'un des deux points d'intersection de ces plans, points appelés nœuds, pour qu'une éclipse puisse se produire.

Pour une éclipse totale de Lune, l'écart entre la Lune et un nœud ne doit pas dépasser 4,6°, pour une éclipse partielle de Soleil, cet écart peut aller jusqu'à 10,3°.

Phases générales d'une éclipse solaire

Phases de l'éclipse 1999.
Détails des phases.

Éclipse du 11 août 1999 (Image produite par un télescope).

• Le commencement de l'éclipse totale est l'instant où le cône de pénombre de la Lune commence à balayer le disque terrestre.
• Le commencement de l'éclipse totale ou annulaire est l'instant où le cône d'ombre de la Lune commence à balayer le disque terrestre.
• Le commencement de la centralité est l'instant où l'axe du cône d'ombre de la Lune commence à balayer le disque terrestre.
• Le maximum de l'éclipse est l'instant où la grandeur de l'éclipse est maximale (l'instant où la plus grande surface terrestre est dans l'ombre).
• La fin de la centralité est l'instant où l'axe du cône d'ombre de la Lune termine de balayer le disque terrestre.
• La fin de l'éclipse totale ou annulaire est l'instant où le cône d'ombre de la Lune termine de balayer le disque terrestre.
• La fin de l'éclipse générale est l'instant où le cône de pénombre de la Lune termine de balayer le disque terrestre.

Phases locales d'une éclipse solaire

• On appelle « premier contact » ou « premier contact extérieur » le moment où le disque lunaire commence à empiéter sur le disque solaire.
• On appelle « deuxième contact » ou « premier contact intérieur » le moment où le disque lunaire est complètement entouré par le disque solaire (éclipse annulaire) ou le moment où le disque solaire disparaît complètement (éclipse totale).
• On appelle « troisième contact » ou « deuxième contact intérieur » le moment où le disque lunaire commence à se dégager du disque solaire (éclipse annulaire) ou le moment où le disque solaire commence à réapparaître (éclipse totale) avec « l'effet diamant ».
• Enfin, on appelle « quatrième contact » ou « deuxième contact extérieur » le moment où le disque solaire se détache du disque lunaire .

En France métropolitaine, il faudra attendre 2081 pour observer la prochaine éclipse totale de Soleil^[1].

Phases d'une éclipse lunaire

Phases d'une éclipse de Lune.

L'éclipse lunaire est un assombrissement de la Lune, qui se produit lorsqu'elle passe dans le cône d'ombre de la Terre. Elle ne se produit que lors de la pleine lune.

Il y a trois types d'éclipses lunaires :

• par la pénombre, lorsque la Lune passe uniquement dans le cône de pénombre de la Terre ;
• partielles, lorsque la Lune passe en partie dans le cône d'ombre de la Terre ;
• totales, lorsque la Lune passe en totalité dans le cône d'ombre de la Terre.

• On appelle « premier contact » ou « premier contact extérieur » le moment où la Lune commence à entrer dans le cône d'ombre de la Terre.
• On appelle « deuxième contact » ou « premier contact intérieur » le moment où la Lune entre complètement dans le cône d'ombre de la Terre. C'est le début de la totalité.
• Le maximum de l'éclipse est l'instant où la distance angulaire entre le centre du disque lunaire et le centre du cône d'ombre atteint sa plus petite valeur.
• On appelle « troisième contact » ou « deuxième contact intérieur » le moment où la Lune commence à sortir du cône d'ombre de la Terre. C'est la fin de la totalité.* Enfin, on appelle « quatrième contact » ou « deuxième contact extérieur » le moment où la Lune sort complètement du cône d'ombre de la Terre.

Cycles

En pratique, de 4 à 7 éclipses (de Soleil comme de Lune) peuvent se produire annuellement. Elles se produisent par groupes séparés par un intervalle de 173 jours (qu'on appelle année draconitique). Ces groupes sont constitués d'une éclipse de Soleil ou d'une succession d'éclipses de Soleil, ou bien d'une éclipse de Lune et d'une autre éclipse de Soleil.

Le Soleil et un nœud de l'orbite lunaire se retrouvent dans la même direction tous les 346,62 jours. 19 de ces périodes, soit 6585,3 jours ou 18 ans et 11 jours, ont presque la même durée que 223 mois synodiques lunaires. Ceci veut dire que la configuration Lune-Soleil et les éclipses se répètent dans le même ordre dans le même laps de temps. Ce cycle est appelé Saros ; contrairement à ce qui est parfois écrit (y compris par E. Halley lui-même, voir infra), ce cycle était inconnu des Babyloniens. Comme la durée exacte de ce cycle n'est pas un nombre entier de jours mais possède un excédent d'environ 1/3 de jour, les éclipses se reproduisent donc selon ce cycle avec un décalage d'environ 8 heures et sont donc visibles à une longitude distante d'environ 120° par rapport à celle du cycle précédent.

Un autre cycle concernant les éclipses est l'Inex. Sa durée est de 358 mois synodiques lunaires (28,9 ans) après lequel les mêmes éclipses se reproduisent quasiment à la même longitude géographique mais à une latitude opposée.

Taches de lumière solaire à l'ombre d'un arbre mettant en évidence le Soleil en éclipse.

Les éclipses dans les systèmes d’étoiles binaires

Un système d’étoiles binaires permet l’observation d’éclipses si son axe de révolution se trouve pratiquement perpendiculaire à la direction de visée, et à condition que les diamètres des 2 étoiles ne soient pas trop différents.

La luminosité du système est normalement l'addition des luminosités de chacune des composantes, les étoiles A et B.

Quand l’étoile A occulte l’étoile B, la luminosité du système faiblit, de même lorsque l’étoile B occulte l’étoile A. Les variations de luminosité qui en résultent permettent de détecter ces systèmes binaires, et leur étude, tant en intensité qu'en couleur, d’en déterminer les caractéristiques principales. D'autres effets plus subtils peuvent être détectés lorsque, par exemple, les étoiles sont si proches qu'elles sont déformées, ou encore lorsque la chaleur de l'une réchauffe la surface de l'autre localement.

Lésions oculaires

3 octobre 2005, à travers un masque de soudeur.

Sur l'autoroute A4 en 1999.

Pour observer une éclipse de Soleil, il convient de porter des lunettes spécifiques ; un masque à souder peut également servir, mais la qualité de l'image n'est pas excellente, du fait de l'épaisseur de la vitre (double réflexion). Même s'il fait quasi-nuit, regarder sans protection adéquate une éclipse de Soleil peut causer la cécité ; les lunettes dites « de soleil » n'étant absolument pas adaptées dans ce cas. On peut en revanche regarder à l'œil nu une éclipse de Lune sans aucun danger.

Éclipses historiques

Au travers d'une littérature souvent sans grande rigueur scientifique, on lit que les Anciens auraient été capables de prédire des éclipses : on cite volontiers l'éclipse de Soleil du 28 mai 585 av. J.-C. qui aurait été prédite en date et heure par Thalès de Milet grâce à l'utilisation du Saros chaldéen. En fait, on sait bien qu'Hérodote, qui rapporte cet évènement survenu cent ans avant sa naissance, est souvent peu fiable, quels que soient ses mérites par ailleurs, et qu'il relate volontiers des faits légendaires. Il ne parle d'ailleurs pas d'une prédiction pour une date précise, mais dit seulement que l'éclipse s'était produite au cours de l'année prévue. Il ne mentionne pas davantage le saros^[2]. Quant au dit saros, il s'avère que, chez les Chaldéens, il n'était pas du tout lié aux éclipses : c'est E. Halley (1656-1742) qui a commis l'erreur de mal interpréter un texte ancien et de désigner par ce terme la période de 18 ans qui traduit le retour des éclipses^[3]. Celle de -585 a bien eu lieu, mais il est tout à fait impossible que les astronomes de l'époque de Thalès aient eu les connaissances mathématiques et physiques leur permettant de la prédire. Les astronomes chaldéens de cette époque ne connaissaient que les mouvements moyens du Soleil (d'un point de vue géocentrique) et de la Lune, ce qui est très insuffisant pour une prédiction, et pouvaient tout au plus prévoir la possibilité d'une éclipse lunaire. Quant aux Grecs, ils n'avaient alors qu'une connaissance très parcellaire de la science chaldéenne^[4]. Cette légende a la vie dure et concourt à mystifier tout ce qui touche à ces phénomènes. Les éclipses de Soleil, avec l'étroitesse de la bande que parcourt l'ombre, étaient tout à fait imprévisibles à l'époque de Thalès qui n'a, de toute façon, pas laissé d'écrits aussi précis. Il faudra attendre la théorie des épicycles d'Hipparque (190 à 120 av. J-C) et la création de tables astronomiques établies sur la base de cette théorie pour que des prédictions d'éclipses deviennent possibles^[5]. De telles tables sont présentes dans l'Almageste et dans les "Tables faciles" de Ptolémée (vers 140 après J-C)^[6], mais préexistaient, au moins en partie^[7],[8].

Il existe pourtant des éclipses qui ont été associées à des événements historiques. Ce sont essentiellement des éclipses de Lune, non nécessairement prévues mais opportunément utilisées pour faire évoluer une situation délicate au profit de ceux qui ne craignaient pas le phénomène. On peut ainsi citer :

• l'éclipse totale de Soleil observée à Jérusalem le 24 novembre 29, qui aurait été associée à la crucifixion du Christ ;
• la chute de Constantinople, le 14 mai 1453 (éclipse de Lune) ;
• la victoire de Christophe Colomb sur les populations indigène de Jamaïque, le 29 février 1504 (éclipse de Lune).

Éclipse de Christophe Colomb.

Par contre, les descriptions d'éclipses laissées par des auteurs de l'antiquité ont permis d'évaluer les variations qui se sont produites depuis cette époque dans le mouvement orbital de la Terre, ou celui de la Lune, et ainsi de mieux connaitre ces deux mouvements.

Indiquons enfin que les puissants moyens de calcul actuels ont aussi permis de dater certains événements historiques qui se sont déroulés au moment d'une éclipse dont on sait aujourd'hui calculer les éléments avec une très grande précision.

Il existe d'un autre côté des textes encore mal connus, issus des civilisations vietnamienne, chinoise, indienne, qui décrivent des éclipses (par exemple la plus ancienne ainsi décrite aurait eu lieu le 21 octobre 3784 av. J.-C. et a été relatée par une chronique indienne).

Évocations artistiques

En peinture, Cosmas Damian Asam (1686 - 1739) en a fait plusieurs représentations dans ses tableaux, dont sa Vision de saint Benoît à l'abbaye de Weltenbourg en Allemagne. Le rai de lumière issue de la lune et se dirigeant vers le saint pourrait être une illustration de l'effet diamant, dernier phénomène lumineux après que l'éclipse est totale^[9]. De manière plus contemporaine, Barnett Newman aurait représenté dans un tableau de 1946, Pagan Void, l'activité de la couronne solaire lors d'une éclipse^[10].

Dans l'album de Tintin Le Temple du Soleil, les personnages de Tintin, du capitaine Haddock et du Professeur Tournesol échappent au sacrifice auquel ils sont promis (par les Incas qu'ils ont offensés) grâce à une éclipse solaire. Tintin ayant appris dans une coupure de journal possédée par le Capitaine Haddock qu'une éclipse doit avoir lieu prochainement, il réclame d'être exécuté ce jour-là. Lorsque l'heure de l'exécution est venue, il implore le Dieu Pachacamac, vénéré par le peuple inca, de se cacher pour protester contre l'exécution. L'éclipse arrive et les trois héros sont libérés. Cependant, on dit qu'Hergé aurait fait une erreur lors du scénario, les Incas devant théoriquement être au courant de l'évènement, étant en contact avec la « civilisation moderne ».

Voir aussi

• Liste d'éclipses solaires
• Éclipse lunaire
• Éclipse solaire
• Diamètre apparent
• Interprétations mythologiques ou religieuses des éclipses

Liens externes

• Institut de mécanique céleste et de calcul des éphémérides :
  • Les éclipses de Soleil
  • Les éclipses de Lune
• Eclipse solaire 3 octobre 2005
• Le site des éclipses : photos, conseils, prévisions d'éclipses
• (en) Le site de la NASA sur les éclipses

Notes et références

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