Une éclipse solaire se produit lorsque la lune se place entre la Terre et le soleil, et que la lune projette une ombre sur la Terre. Une éclipse solaire ne peut avoir lieu que lors de la phase de nouvelle lune, lorsque la lune passe directement entre le soleil et la Terre et que son ombre tombe sur la surface de la Terre. Mais que l’alignement produise une éclipse solaire totale, une éclipse solaire partielle ou une éclipse solaire annulaire dépend de plusieurs facteurs, tous expliqués ci-dessous.
La seule éclipse solaire totale de 2020 a émerveillé les observateurs du ciel en Amérique du Sud malgré un ciel couvert. Lisez notre article complet et voyez les photos ici !
Le fait qu’une éclipse puisse se produire est un hasard de la mécanique céleste et du temps. Depuis que la lune s’est formée il y a environ 4,5 milliards d’années, elle s’est progressivement éloignée de la Terre (d’environ 1,6 pouce, ou 4 centimètres par an). En ce moment, la lune est à la distance parfaite pour apparaître dans notre ciel exactement de la même taille que le soleil, et donc le bloquer. Mais ce n’est pas toujours vrai.
La prochaine éclipse solaire sera une éclipse solaire annulaire le 10 juin 2021. Une partie du nord du Groenland, certaines parties de la baie de Baffin voisine, l’est de la baie d’Hudson et le nord-est de la Russie se trouveront dans la trajectoire de l' »anneau de feu ». Cette éclipse atteindra son apogée à 6 h 41 EDT (1041 GMT).
Types d’éclipses solaires
Il existe quatre types d’éclipses solaires : totale, annulaire, partielle et hybride. Voici ce qui provoque chaque type :
Les éclipses solaires totales
Ces dernières sont un heureux accident de la nature. Le diamètre du soleil, qui est de 864 000 miles, est 400 fois plus grand que celui de notre petite lune, qui ne mesure que 2 160 miles. Mais la lune se trouve également être environ 400 fois plus proche de la Terre que le soleil (le rapport varie car les deux orbites sont elliptiques), et par conséquent, lorsque les plans orbitaux se croisent et que les distances s’alignent favorablement, la nouvelle lune peut sembler masquer complètement le disque du soleil. En moyenne, une éclipse totale se produit quelque part sur Terre environ tous les 18 mois.
Il existe en fait deux types d’ombres : l’ombre est la partie de l’ombre où toute la lumière du soleil est bloquée. L’ombre prend la forme d’un cône sombre et élancé. Elle est entourée par la pénombre, une ombre plus claire, en forme d’entonnoir, d’où la lumière du soleil est partiellement occultée.
Lors d’une éclipse solaire totale, la lune projette son ombre sur la surface de la Terre ; cette ombre peut balayer un tiers du tour de la planète en quelques heures seulement. Ceux qui ont la chance d’être positionnés dans la trajectoire directe de l’ombre verront le disque du soleil diminuer en un croissant alors que l’ombre sombre de la lune se précipite vers eux à travers le paysage.
Pendant la brève période de totalité, lorsque le soleil est complètement recouvert, la magnifique couronne – l’atmosphère extérieure ténue du soleil – est révélée. La totalité peut durer jusqu’à 7 minutes 31 secondes, bien que la plupart des éclipses totales soient généralement beaucoup plus courtes.
Éclipses solaires partielles
Une éclipse solaire partielle se produit lorsque seule la pénombre (l’ombre partielle) passe au-dessus de vous. Dans ces cas, une partie du soleil reste toujours en vue pendant l’éclipse. La quantité de soleil qui reste en vue dépend des circonstances spécifiques.
En général, la pénombre ne donne qu’un coup d’éclat à notre planète au-dessus des régions polaires ; dans ce cas, les endroits éloignés des pôles mais toujours dans la zone de la pénombre pourraient ne pas voir beaucoup plus qu’une petite échancrure du soleil cachée par la lune. Dans un scénario différent, ceux qui sont positionnés à quelques milliers de kilomètres de la trajectoire d’une éclipse totale verront une éclipse partielle.
Plus vous êtes proche de la trajectoire de la totalité, plus l’obscurcissement solaire est important. Si, par exemple, vous êtes positionné juste à l’extérieur de la trajectoire de l’éclipse totale, vous verrez le soleil décliner en un croissant étroit, puis s’épaissir à nouveau au passage de l’ombre.
Éclipses solaires annulaires
Une éclipse annulaire, bien qu’étant un spectacle rare et étonnant, est bien différente d’une éclipse totale. Le ciel s’assombrit… quelque peu ; une sorte de « crépuscule contrefait » bizarre, car une grande partie du soleil est encore visible. L’éclipse annulaire est une sous-espèce d’éclipse partielle, et non totale. La durée maximale d’une éclipse annulaire est de 12 minutes 30 secondes.
Cependant, une éclipse solaire annulaire est similaire à une éclipse totale dans la mesure où la lune semble passer au centre du soleil. La différence est que la lune est trop petite pour couvrir complètement le disque du soleil. Comme la lune tourne autour de la Terre sur une orbite elliptique, sa distance par rapport à la Terre peut varier de 221 457 miles à 252 712 miles. Mais le cône d’ombre sombre de l’ombre de la lune ne peut pas s’étendre sur plus de 235 700 miles ; c’est moins que la distance moyenne de la lune par rapport à la Terre.
Donc, si la lune est à une distance plus grande, l’extrémité de l’ombre n’atteint pas la Terre. Pendant une telle éclipse, l’antumbra, un prolongement théorique de l’umbra, atteint le sol, et toute personne située à l’intérieur peut lever les yeux au-delà de chaque côté de l’umbra et voir un anneau, ou « anneau de feu » autour de la lune. Une bonne analogie consiste à mettre un penny au sommet d’une pièce de cinq cents, le penny étant la lune, la pièce de cinq cents étant le soleil.
Éclipses solaires hybrides
Ces éclipses sont également appelées éclipses annulaires-totales (« A-T »). Ce type particulier d’éclipse se produit lorsque la distance de la lune est proche de sa limite pour que l’ombre atteigne la Terre. Dans la plupart des cas, une éclipse A-T commence comme une éclipse annulaire parce que la pointe de l’ombre tombe juste avant d’entrer en contact avec la Terre ; puis elle devient totale, parce que la rotondité de la planète remonte et intercepte la pointe de l’ombre vers le milieu de la trajectoire, puis finalement elle redevient annulaire vers la fin de la trajectoire.
Parce que la lune semble passer directement devant le soleil, les éclipses totales, annulaires et hybrides sont aussi appelées éclipses « centrales » pour les distinguer des éclipses qui ne sont que partielles.
De toutes les éclipses solaires, environ 28% sont totales, 35% sont partielles, 32% annulaires et seulement 5% sont hybrides.
Prédictions des éclipses solaires
Les éclipses ne se produisent pas à chaque nouvelle lune, bien sûr. Cela est dû au fait que l’orbite de la lune est inclinée d’un peu plus de 5 degrés par rapport à l’orbite de la Terre autour du soleil. Pour cette raison, l’ombre de la lune passe généralement au-dessus ou au-dessous de la Terre, de sorte qu’une éclipse solaire ne se produit pas.
Mais en règle générale, au moins deux fois par an (et parfois jusqu’à cinq fois dans l’année), une nouvelle lune s’alignera de manière à éclipser le soleil. Ce point d’alignement s’appelle un nœud. La proximité de la nouvelle lune par rapport à un nœud déterminera si une éclipse particulière est centrale ou partielle. Et bien sûr, la distance de la lune à la Terre – et à un moindre degré, la distance de la Terre au soleil – déterminera finalement si une éclipse centrale est totale, annulaire ou hybride.
Et ces alignements ne se produisent pas au hasard, car après un intervalle de temps spécifique, une éclipse se répétera ou reviendra. Cet intervalle est connu sous le nom de cycle Saros et était déjà connu à l’époque des premiers astronomes chaldéens, il y a environ 28 siècles. Le mot Saros signifie « répétition » et est égal à 18 ans, 11⅓ jours (ou un jour de moins ou de plus selon le nombre d’années bissextiles qui se sont écoulées). Après cet intervalle, les positions relatives du soleil et de la lune par rapport à un nœud sont quasiment les mêmes qu’auparavant. Ce tiers de jour dans l’intervalle fait que le chemin de chaque éclipse d’une série est déplacé en longitude d’un tiers du tour de la Terre vers l’ouest par rapport à son prédécesseur.
Par exemple, le 29 mars 2006, une éclipse totale a balayé une partie de l’Afrique occidentale et septentrionale, puis l’Asie méridionale. Un Saros plus tard, le 8 avril 2024, cette éclipse se reproduira, sauf qu’au lieu de l’Afrique et de l’Asie, elle traversera le nord du Mexique, le centre et l’est des États-Unis et les provinces maritimes du Canada.
Sécurité en cas d’éclipse solaire
À l’approche d’une éclipse solaire, les médias grand public fournissent souvent une variété d’avertissements et de conseils contre le fait de regarder le soleil les yeux nus, car la cécité pourrait s’ensuivre. Cela a donné à la plupart des gens l’idée que les éclipses sont dangereuses.
Pas du tout !
C’est le soleil qui est dangereux – tout le temps ! Le soleil émet en permanence des rayons infrarouges invisibles qui peuvent endommager vos yeux. D’ordinaire, nous n’avons aucune raison de regarder le soleil. Une éclipse nous donne une raison, mais nous ne devrions pas le faire.
Il existe cependant des moyens sûrs…
De loin, la façon la plus sûre de regarder une éclipse solaire est de construire une « caméra à sténopé ». Un sténopé ou une petite ouverture est utilisé pour former une image du soleil sur un écran placé à environ 3 pieds (ou environ 1 mètre) derrière l’ouverture. On peut également utiliser des jumelles ou un petit télescope monté sur un trépied pour projeter une image agrandie du soleil sur une carte blanche. Plus la carte est éloignée, plus la mise au point de l’image est grande. Cherchez les taches solaires. Remarquez que le soleil apparaît un peu plus sombre autour de son membre ou de son bord. Cette méthode d’observation du soleil est sans danger tant que vous vous rappelez de ne pas regarder à travers les jumelles ou le télescope lorsqu’ils sont pointés vers le soleil ; dit autrement, ne regardez jamais directement le soleil lorsqu’une partie de sa surface aveuglante est visible.
Une variation sur le thème du sténopé est le « miroir à sténopé ». Recouvrez un miroir de poche d’un morceau de papier dans lequel a été percé un trou de ¼ de pouce. Ouvrez une fenêtre orientée vers le soleil et placez le miroir couvert sur le rebord ensoleillé de façon à ce qu’il réfléchisse un disque de lumière sur le mur intérieur éloigné. Le disque de lumière est une image de la face du soleil. Plus le mur est éloigné, mieux c’est ; l’image ne fera qu’un pouce de large par 9 pieds (ou 3 centimètres par 3 mètres) du miroir. La pâte à modeler fonctionne bien pour maintenir le miroir en place. Faites des essais avec des trous de différentes tailles dans le papier. Là encore, un grand trou rend l’image lumineuse, mais floue, et un petit trou la rend floue mais nette. Assombrissez la pièce autant que possible. N’oubliez pas de faire cet essai au préalable pour vous assurer que la qualité optique du miroir est suffisante pour projeter une image nette et ronde. Bien sûr, ne laissez personne regarder le soleil dans le miroir.
Si vous êtes près d’arbres feuillus, regardez l’ombre projetée par ceux-ci pendant les phases partielles. Que voyez-vous ? Cela vaut-il la peine d’être photographié ? Vous verrez des dizaines de soleils partiellement éclipsés projetés à travers les trous d’épingle entre les feuilles. Ce phénomène est dû à la diffraction, une propriété de la lumière. Selon Vince Huegele, physicien optique au Marshall Space Flight Center de la NASA, les rayons lumineux ne passent pas directement par le bord de l’ouverture, ou trou d’épingle, mais se courbent autour du bord. Cet effet de vague crée un motif d’anneaux qui ressemble à un œil de bœuf.
Les filtres acceptables pour les observations solaires visuelles sans aide comprennent le Mylar aluminisé. Certains revendeurs d’astronomie proposent des filtres Mylar spécialement conçus pour l’observation solaire. Le verre de soudure à l’arc de teinte 14, disponible pour quelques dollars dans les magasins de soudure, est également acceptable. Bien sûr, c’est toujours une bonne idée de tester vos filtres et/ou vos techniques d’observation avant le jour de l’éclipse.
Les filtres inacceptables comprennent les lunettes de soleil, les vieux négatifs de films couleur, les films noir et blanc qui ne contiennent pas d’argent, les filtres photographiques à densité neutre et les filtres polarisants. Bien que ces matériaux aient des niveaux de transmission de la lumière visible très faibles, ils transmettent un niveau inacceptable de rayonnement proche infrarouge qui peut provoquer une brûlure thermique de la rétine. Le fait que le soleil paraisse pâle, ou que vous ne ressentiez aucune gêne en regardant le soleil à travers ces types de filtres, n’est pas une garantie que vos yeux sont en sécurité.
Il existe un moment où vous pouvez regarder directement le soleil en toute sécurité : pendant une éclipse totale, lorsque le disque solaire est entièrement recouvert. Pendant ces quelques précieuses secondes ou minutes, la magnifique couronne brille dans toute sa gloire entourant le soleil obscurci ; une merveilleuse frange de lumière blanc nacré. Elle diffère en taille, en teintes et en motifs d’une éclipse à l’autre. Elle est toujours faible et délicate, avec un éclat semblable à une aurore pâle. Son apparence est variable. Parfois, elle a un aspect doux et continu ; à d’autres moments, elle émet de longs rayons dans trois ou quatre directions. Elle peut se détacher du disque en pétales et en serpentins filmés. Mais lorsque le soleil commence à émerger à nouveau à la vue, la couronne disparaît rapidement et vous devrez à nouveau protéger vos yeux.
Les éclipses dans l’histoire ancienne
D’après ce que nous pouvons déterminer, la plus ancienne trace d’une éclipse solaire s’est produite il y a plus de quatre millénaires. En Chine, on croyait que l’occultation progressive du soleil était causée par un dragon qui tentait de dévorer le soleil, et il était du devoir des astronomes de la cour de tirer des flèches, de battre des tambours et d’élever toute la cacophonie possible pour effrayer le dragon.
Dans l’ancien classique chinois Shujing (ou Livre des documents) se trouve le récit de Hsi et Ho, deux astronomes de la cour qui ont été pris complètement au dépourvu par une éclipse solaire, s’étant enivrés juste avant le début de l’événement. Par la suite, Zhong Kang, quatrième empereur de la dynastie Xia, a ordonné que Hsi et Ho soient punis en se faisant couper la tête. L’éclipse en question était celle du 22 octobre de l’année 2134 avant Jésus-Christ.
Dans la Bible, dans le livre d’Amos 8:9, on trouve les mots : « Je ferai se coucher le soleil à midi, et j’obscurcirai la Terre dans le jour clair. » Les spécialistes de la Bible pensent qu’il s’agit d’une référence à une célèbre éclipse observée à Ninive, dans l’ancienne Assyrie, le 15 juin 763 avant J.-C. Une tablette assyrienne atteste également de l’événement.
Une éclipse solaire a même arrêté une guerre.
Selon l’historien Hérodote, une guerre de cinq ans a fait rage entre les Lydiens et les Mèdes. Alors que la guerre était sur le point d’entrer dans sa sixième année, un sage grec, Thalès de Milet, a prédit aux Ioniens que le moment approchait où le jour se transformerait en nuit. Le 17 mai 603 avant J.-C., le soleil disparut, comme Thalès l’avait annoncé. Croyant donc qu’il s’agissait d’un signe venu d’en haut, les combattants conclurent une trêve, qui fut cimentée par un double mariage, car, comme l’écrit Hérodote : » Sans quelque lien solide, on ne trouve guère de sécurité dans les pactes des hommes. »
Et donnant un nouveau sens à l’expression « Peur de la mort », le timide empereur Louis de Bavière, fils de Charlemagne, qui fut témoin d’une éclipse totale de soleil d’une durée inhabituelle le 5 mai 840, qui dura plus de cinq minutes. Mais à peine le soleil avait-il commencé à émerger de nouveau à la vue, que Louis fut si bouleversé par ce qu’il venait de voir qu’il mourut de frayeur.
Étude moderne des éclipses
Les astronomes ont beaucoup appris en étudiant les éclipses et, au 18e siècle, les observations des éclipses solaires étaient reconnues comme fournissant de véritables trésors d’informations astronomiques, même si parfois l’obtention de ces informations n’était pas facile.
Samuel Williams, professeur à Harvard, a mené une expédition dans la baie de Penobscot, dans le Maine, pour observer l’éclipse solaire totale du 27 octobre 1780. Il s’est avéré que cette éclipse a eu lieu pendant la guerre d’Indépendance, et que la baie de Penobscot se trouvait derrière les lignes ennemies. Heureusement, les Britanniques ont accordé à l’expédition un passage sûr, citant l’intérêt de la science au-dessus des différences politiques.
Et pourtant, au final, tout cela n’a servi à rien.
Williams a apparemment commis une erreur cruciale dans ses calculs et a positionné par inadvertance ses hommes à Islesboro – juste à l’extérieur de la trajectoire de la totalité – le découvrant probablement le cœur lourd lorsque le croissant de lumière solaire qui se rétrécit glisse complètement autour du bord sombre de la lune, puis commence à s’épaissir !
Pendant une éclipse solaire totale, quelques taches rouge rubis peuvent sembler planer autour du disque noir de jais de la lune. Ce sont des proéminences solaires, des langues d’hydrogène incandescent qui s’élèvent au-dessus de la surface du soleil. Pendant l’éclipse totale du 18 août 1868, l’astronome français Pierre Janssen a dirigé son spectroscope sur les protubérances et a découvert un nouvel élément chimique. Deux astronomes anglais, J. Norman Lockyer et Edward Frankland, le nommèrent plus tard « hélium », du grec hélios (le soleil). Ce gaz n’a pas été identifié sur Terre avant 1895.
Et comme la lumière du soleil est bloquée pendant une éclipse totale, certaines des étoiles et des planètes les plus brillantes peuvent être observées dans le ciel obscurci. Dans ces conditions, les astronomes ont pu tester une partie de la théorie générale de la relativité d’Einstein, désormais célèbre. Cette théorie prévoyait que la lumière des étoiles situées au-delà du soleil se détournerait d’une trajectoire rectiligne d’une certaine manière lorsqu’elle passerait devant le soleil. Les positions des étoiles photographiées près du bord du soleil lors d’une éclipse totale le 29 mai 1919 ont été comparées à des photographies de la même région du ciel prises la nuit ; les résultats ont fortement appuyé la théorie d’Einstein.
Notre technologie moderne permet maintenant aux astronomes de faire la plupart des observations qui devaient autrefois attendre une éclipse. Mais une éclipse totale de soleil restera toujours parmi les plus impressionnants des spectacles naturels et constitue un spectacle dont on se souviendra toujours. Assurez-vous de l’inscrire sur votre liste de choses à faire avant de mourir ; vous ne serez pas déçu.
Ressources supplémentaires
- Mr. Eclipse.com fournit des ressources pour la photographie d’éclipses.
- Traquez de nombreuses informations auprès des Eclipse Chasers.
- Le site Web de la NASA sur les éclipses propose des calendriers, des cartes et des informations sur les éclipses solaires et lunaires passées et futures.