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Qu'est-ce qu'une éclipse de Soleil?

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Les éclipses, un jeu d’ombre

Une éclipse de Soleil, c’est avant tout un jeu d’ombre entre trois acteurs : le Soleil, la Lune et la Terre. Éclairée par le Soleil, la Lune projette dans l’espace une ombre en forme de cône long (environ 374 000 kilomètres!) et pointu. Quiconque se trouve à l’intérieur de ce cône d’ombre voit le Soleil entièrement caché par la Lune. Autour du cône d’ombre, il y a une zone où le Soleil n’est que partiellement voilé : c’est la pénombre. Dans le prolongement du cône d'ombre, on trouve une partie de la pénombre appelée anti-ombre : elle intervient lors des éclipses annulaires de Soleil.

Ombre pénombre et antiombre (diagramme)

Une éclipse de Soleil ne peut se produire qu’à la nouvelle lune, lorsque le Soleil, la Lune et la Terre sont alignés dans cet ordre. Ce n’est qu’à ce moment que l’ombre ou la pénombre de la Lune peuvent atteindre la surface de la Terre.

La Terre aussi projette une ombre. Une éclipse de Lune survient obligatoirement à la pleine lune, lorsque le Soleil, la Terre et la Lune sont alignés dans cet ordre, et que la Lune passe dans l’ombre de la Terre.

Pas d’éclipse à chaque mois

Puisqu’il y a (grosso modo) une nouvelle lune à chaque mois, pourquoi ne se produit-il pas d’éclipse solaire à chacune de ces occasions ? Parce que l’orbite de la Lune est inclinée d’un peu plus de 5 degrés par rapport à celle de la Terre. Dans la plupart des cas, au moment de la nouvelle lune, l’ombre de notre satellite passe bien au-dessus ou en dessous de la Terre.

Diagramme noeuds éclipse

Une éclipse n’est possible que lorsque la Lune se trouve près d’un des deux endroits (appelés « nœuds ») où son orbite croise celle de la Terre. Des périodes favorables surviennent deux fois par années pendant quelques semaines : ce sont les saisons d’éclipses, qui se décalent d’environ 19 jours d’une année à l’autre.

Heureuse coïncidence !

Le Soleil est 400 fois plus gros que la Lune. Mais il est aussi en moyenne 400 fois plus éloigné de la Terre ! Voilà pourquoi ces deux astres nous semblent avoir à peu près la même taille apparente dans le ciel : environ un demi-degré.

Terre, Lune et Soleil à l'échelle (diagramme)

Cette remarquable coïncidence est à l’origine des éclipses totales de Soleil. Si la Lune était de plus petite taille (ou plus éloignée), elle n’arriverait jamais à cacher complètement le Soleil, et il n’y aurait que des éclipses partielles ou annulaires. Si la Lune était plus grosse (ou plus proche), elle donnerait des éclipses plus longues et un peu plus fréquentes, mais peut-être moins spectaculaires car elle cacherait aussi une partie de la couronne solaire.

La distance a de l’importance

Mais la distance Terre-Lune n’est pas toujours la même. Au cours du mois, elle varie entre 357 000 et 406 000 km, à cause de la forme elliptique de l’orbite lunaire. L’orbite de la Terre non plus n’est pas un cercle parfait : au cours de l’année, la distance Terre-Soleil fluctue entre 147,1 millions de km (début janvier) et 152,1 millions de km (début juillet). Compte tenu des deux facteurs, la taille apparente de la Lune par rapport au Soleil change considérablement d’une éclipse solaire à l’autre.

Éclipse solaire totale vs annulaire (schéma)

Au moment d’une éclipse de Soleil, si la Lune est éloignée de la Terre (Lune plus petite) ou que le Soleil est plus proche (Soleil plus gros), le cône d’ombre lunaire n’atteint pas la Terre. Mais le prolongement du cône d’ombre, l’anti-ombre, se rend jusqu’à la surface de notre planète. Aux endroits balayés par l’anti-ombre, un mince anneau de lumière demeure toujours visible autour de la silhouette de la Lune. C’est une éclipse annulaire de Soleil.

Lorsque la Lune est plus proche de la Terre (Lune plus grosse) ou que le Soleil est plus éloigné (Soleil plus petit), le cône d’ombre lunaire atteint la surface de la Terre. Si on se trouve à un endroit balayé par cette ombre, la Lune dissimule complètement la brillante surface de notre étoile. On assiste alors à une éclipse totale de Soleil.

Qui voit quoi ?

Une éclipse totale ou annulaire de Soleil n’est donc visible que par une petite partie des habitants de la Terre : ceux qui se trouvent dans l’étroite bande balayée par l’ombre ou l’anti-ombre de la Lune. C’est pourquoi elles sont si rares !

À mesure que la Lune avance devant le Soleil, elle dissimule une portion de plus en plus grande de notre étoile et la luminosité ambiante diminue. Ce sont les phases partielles de l’éclipse, et le Soleil prend la forme d’un croissant de plus en plus fin.

Si on se trouve dans la bande d'annularité, une éclipse annulaire culmine avec la phase d’annularité, alors que la silhouette de la Lune se détache complètement devant le Soleil; pendant quelques minutes (maximum théorique de 12 minutes 30 secondes), celui-ci prend la forme d’un anneau.

Dans le cas d’une éclipse totale, si on se trouve dans la bande de totalité, arrive un moment où le disque brillant du Soleil disparaît complètement derrière la Lune. C’est la totalité : pendant une période pouvant atteindre un maximum de 7 minutes et 31 secondes, le ciel s’assombrit et l’horizon prend les couleurs du crépuscule; les planètes et les étoiles les plus brillantes apparaissent; et la délicate couronne solaire se dévoile autour de la silhouette noire de la Lune. Un spectacle époustouflant !

De part et d’autre de cette zone centrale se trouvent deux régions beaucoup plus vastes traversées par la pénombre de la Lune. L’éclipse y est partielle à divers degrés, mais ne devient jamais totale ou annulaire.

Jamais deux éclipses pareilles ?

L’aspect, la durée et la région de visibilité d’une éclipse dépendent d’une multitude de facteurs (coordonnées célestes précises du Soleil et de la Lune, leur distance respective, etc.). Rien d’étonnant à ce qu’il n’y ait pas deux éclipses parfaitement identiques ! Il existe malgré tout des séries d’éclipses dont les circonstances générales sont très semblables.

En effet, 6585,3 jours après une éclipse donnée (soit 18 ans 10 jours et 8 heures plus tard), trois cycles orbitaux de la Lune s’accordent à nouveau : on retrouve la même phase lunaire, elle se trouve encore près d’un nœud de son orbite, et pratiquement à la même distance de la Terre. Et puisqu’on retombe tout près de la même date de calendrier, la distance Terre-Soleil sera également comparable. Il se produit donc une nouvelle éclipse dont la durée et le tracé géographique sont presque identiques à la précédente, mais décalé de 120 degrés de longitude vers l’ouest. Ce cycle de 6585,3 jours, appelé saros, est connu depuis l’Antiquité.

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