Les Éclipses de Soleil passées, présentes et futures


Une éclipse de soleil se produit quand la lune passe entre le soleil et la terre de manière à cacher totalement ou partiellement le soleil, ceci ne peut se passer que lors d’une nouvelle lune.


Les figures ci-dessus montrent les orbites de la terre (en clair) et celle de la lune (en sombre). Les 2 orbites se trouvent dans des plans inclinés d’un angle de 5,9°. Pour qu’il y ait éclipse, il faut que la terre, la lune et le soleil soient alignés, et ceci n’est possible que lorsque la lune est proche de la ligne d’intersection de ces plans, appelée ligne des nœuds.

Voici une autre vue de la ligne des nœuds.
Remarque : il y a pratiquement autant d’éclipses de soleil que d’éclipses de lune, ce qui fait qu’il faudrait parler des deux à la fois !! Mais on va se contenter des éclipses de soleil !

Types d’éclipses de soleil

Il y a 4 sortes d’éclipse de soleil : l’éclipse totale, où le soleil est totalement caché par la lune (durée de quelques secondes à plusieurs minutes), l’éclipse annulaire, où un anneau du soleil reste visible, l’éclipse partielle, où une partie plus ou moins importante du soleil est cachée et enfin, l’éclipse hybride, état intermédiaire entre une éclipse totale et une éclipse annulaire (elles sont assez rares !).
Voici le principe de l’éclipse totale :

Il faut remarquer que les 2 rayons extrêmes du cône arrivent sur la terre sans se croiser.
Voici le principe de l’éclipse annulaire :

A remarquer que les 2 rayons extrêmes du cône se croisent avant d’arriver sur la terre.
Enfin, voici le principe de l’éclipse partielle :

Je n’ai pas trouvé de figure pour l’éclipse hybride.

 

Périodicité des éclipses

En pratique, plusieurs éclipses de soleil comme de lune d’ailleurs peuvent se produire annuellement, elles se produisent par groupes et périodiquement elles sont plus ou moins les mêmes. Le SAROS est la période où le soleil et la lune se retrouvent pratiquement à la même position et les éclipses se répètent dans le même ordre et dans le même laps de temps mais pas nécessairement au même endroit.
La durée d’un SAROS est de 6585,3 jours, soit 18 ans et 11 jours et 8 heures. Il correspond à 223 mois synodiques ou bien à 242 mois draconitiques.
Le mois synodique va d’une nouvelle lune à la suivante : L = 29,530589 jours (ou lunaison) et le mois draconitique va d’un nœud ascendant au suivant : D = 27,212220 jours, durée qui n’est pas la même que celle d’une lunaison.

Le SAROS s’obtient par la recherche du PPCM (Plus Petit Commun Multiple) entre L et D, c’est-à-dire on recherche 2 nombres entiers x et y tels que x/y = L/D. On trouve finalement x/y = 1,085196 = 242/223, ou bien encore 242 mois draconitiques sur 223 mois synodiques.

Certains prétendent qu’il faudrait remplacer le SAROS par un autre cycle : 3 Saros = un nombre entier de jours = un cycle EXELIGMOS ; dans ce cas l’éclipse suivante se produira au même endroit ! Cette définition n’est pas très utilisée.
On parle aussi de « séries de Saros », qui durent en moyenne 1250 à 1420 ans, je pense que le critère sur lequel on se base pour ces séries est le fait qu’il s’agit de séries d’éclipses homologues.

Voici un exemple de série de Saros, depuis le N° 150 jusqu’au N° 175, et cela va du 24 Août 1729 au 31 Juillet 3841. On remarquera le nombre d’éclipses (de soleil et de lune) varie de 69 à 80 ! Cette figure vient du site Web de la NASA consacré aux éclipses.
Sur ce même site, j’ai trouvé cette image pour la série de SAROS 136, où on voit que les éclipses homologues de ce saros se décalent de 120° à chaque fois.

Ainsi, celles de 1937-1955-1973 se décalent vers l’Ouest, de 120°, ce qui est une conséquence des 8 heures en plus dans la durée d’un Saros ! Le décalage vers le Nord d’une série, au milieu par exemple, de 1955 à 2063, correspond au mouvement de la lune vers son nœud descendant.

 

Calcul de la position d’une éclipse

Je n’ai pas la prétention de vous expliquer les équations pour le
calcul des éclipses, c’est un peu compliqué.
La figure ci-contre présente les éléments de Bessel nécessaires au calcul; on voit qu’il y a beaucoup d’angles à définir, et il faut évidemment connaître la position de l’observateur: latitude, longitude et niveau au dessus de la mer.
Le calcul de la position et de la fréquence des éclipses a été depuis longtemps un sujet de travail et de publications: le plus connu des ouvrages appelé           « canons d’éclipses » a été publié en 1887 par Theodor Ritter Von OPPOLZER; ce livre est remis à jour régulièrement par les Dover Publications. Un autre canon a été publié par Jean MEEUS et Hermann MUCKE.
Enfin, Fred ESPENAK a aussi publié un canon d’éclipses de 1985 à 2035 et ce livre comporte un programme de calcul en Fortran : j’ai testé le programme, mais une variable n’est pas définie, ce qui fait que le programme ne donne pas les bons résultats. Une lettre a été envoyée à Mr ESPENAK, mais elle est restée sans réponse.

Pour en finir avec les prédictions, il faut corriger ici une erreur couramment admise : les Babyloniens auraient pu prévoir les éclipses de soleil. En fait c’est faux car ils ne connaissaient que les valeurs moyennes des lunaisons, et non les valeurs exactes. Ainsi la lune peut se trouver en avance ou en retard de 5°4 sur la position moyenne, et il en est de même pour le soleil et la terre. En fait cette erreur vient d’un passage de « L’enquête » d’Hérodote, retraçant la guerre entre les mèdes et les lydiens: ce passage relate une bataille qui fut interrompue par une éclipse de soleil et il précise que « Thalès de Millet avait d’ailleurs prédit cette éclipse aux Ioniens, pour l’année dans laquelle elle se produisit ». Cette affirmation sera reprise par de nombreux historiens et deviendra la source d’une véritable légende puisqu’à la prédiction d’une simple éclipse dans l’année viendra s’ajouter celle de son jour et de sa position sur le globe terrestre, chose tout à fait impossible pour un astronome de cette époque.

 

Déroulement d’une éclipse totale de soleil

Pour une éclipse totale, le déroulement est toujours le même : la lune commence à occulter progressivement le soleil jusqu’à la totalité, qui dure un temps variable de quelques secondes à plusieurs minutes, puis le soleil réapparaît progressivement.

Voici le déroulement photographié par Fabrice CAPBER lors de l’éclipse du 22 Juillet 2009 en Chine. Pendant la totalité, on peut voir les grains de Bailly, des protubérances sur le soleil, et au moment de la disparition du soleil, on peut voir un diamant, c’est à ce moment qu’on peut naturellement observer la couronne solaire. En fait les astronomes utilisent un instrument, le coronographe, pour faire des éclipses artificielles et observer la couronne solaire.
Voici encore des « grains de Bailly » et le diamant de F. CAPBER.

Éclipse de 1999

J’ai vécu cette éclipse un peu au sud de Strasbourg, mais je n’ai pas de photos personnelles de cet événement.

Voici le schéma de cette éclipse :

Voici une vue depuis la station MIR :

Voici une image particulière de 1999 trouvée sur Internet !

Les éclipses les plus longues

Voici la liste des éclipses qui ont dépassé les 7 minutes : il n’y en a pas beaucoup, 39 au total depuis l’année 1460 avant JC jusqu’à l’an 2522.

Les Éclipses annulaires

Voici deux figures qui montrent le déroulement d’une éclipse annulaire :

Dans ce genre d’éclipses, la lune n’est pas assez « grande » pour cacher complètement le soleil, mais l’alignement est quand même parfait.

 

Les éclipses partielles

Dans ce type d’éclipse, l’alignement n’est pas complet, ce qui fait que seulement une partie du soleil est cachée.
Voici une photo d’une éclipse partielle prise par hasard lors d’une mission à Washington en 1994 : le soleil est au bout du trait !

Les éclipses futures

Voici une mappemonde avec les éclipses totales de 1999 à 2020 ! Elle vient du site de la NASA ! On reconnaît certaines éclipses, comme celle de 99 en France, celle de Juillet 2009 en Chine, celle de 2010 à l’Ile de Pâques, etc.
Voici une analyse des éclipses totales futures (et passées) de Mr Sylvain RIVAUD, sur le site des chasseurs d’éclipses.

Bon, je vais arrêter ici, car il y aurait encore beaucoup d’images à présenter. Pour ceux qui sont intéressés, dans le livre de Fred ESPENAK, on peut y trouver des schémas pour les éclipses jusqu’en l’an 2035.
Je vous signale enfin que la prochaine éclipse totale visible en France sera le 3 septembre 2081, donc pour nos petits-petits enfants !

 

 

 

 

Conclusion

J’ai donc essayé de vous présenter les éclipses de soleil, et j’espère que vous aurez ainsi les idées plus claires.

 

Mes sources ont été :
le site de la NASA,
le livre de Fred ESPENAK,  Fifty Year Canon of Solar Eclipses 1986-2035,
le site de l’institut de la mécanique céleste (IMCCE),
Le site WIKIPEDIA,
Le site de Luc BELLAVANCE,
Le site des Eclipses de Sylvain RIVAUD,
Le site de la SAF.

Remarque : c’est le dernier article scientifique publié par la Revue Procyon, qui s’est arrêtée au numéro 158 !!!

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