Mécanisme des éclipses de Soleil

Le ballet Terre-Lune autour du Soleil

Figure 1
Si nous regardions le système solaire perpendiculairement à l'écliptique - le plan orbital terrestre - nous verrions la Terre tourner autour du Soleil à la vitesse moyenne de 30 km/s. En même temps, nous verrions la Lune circuler autour de la Terre selon une vitesse moyenne relative d'environ ment située exactement à l'opposé du Soleil km/s (Figure 1). Jour après jour, la position apparente de la Lune dans le ciel, vue de la Terre, change continûment. Lorsque la Lune est située à l'opposé du Soleil (par rapport à la Terre), nous la voyons entièrement éclairée : c'est la pleine Lune. Au Premier et au Dernier Quartier, la Lune est située à 90 degrés du Soleil et nous apparaît à demi éclairée, du côté qui est tourné vers le Soleil. A la Nouvelle Lune, la Lune est proche du Soleil en apparence, et c'est son côté non éclairé qui nous fait face. Elle se trouve en quelque sorte à contre-jour, de sorte que nous ne pouvons pas la voir. La Figure 1 montre les différentes phases de la Lune, telles qu'elles sont vues d'en haut.

Plaçons-nous maintenant dans l'écliptique (Figure 2) : l'orbite de la Lune autour de la Terre est un peu inclinée par rapport à l'écliptique. C'est pourquoi, à la Pleine Lune, la Lune n'est pas nécessairement située exactement à l'opposé du Soleil par rappport à la Terre, de même qu'à la Nouvelle Lune, elle n'est pas nécessairement exactement située entre le Soleil et la Terre. Dans la situation représentée ci-contre, la Lune, à la Nouvelle Lune, nous apparaît au-dessus du Soleil. Comme tous les objets éclairés par le Soleil, la Lune produit une ombre. Celle-ci va donc passer au-dessus de la Terre sans la toucher.
Figure 2

Figure 3
Matérialisons maintenant l'orbite complète de la Terre (Figure 3) et regardons la position de la Lune en phase de Nouvelle Lune, par rapport à l'écliptique, au cours de l'année. Mécaniquement parlant, le plan orbital lunaire se déplace quasi parallèlement à lui-même tout au long de l'année. Ainsi, au point A, la Nouvelle Lune se produit au-dessus de l'écliptique, tandis qu'en C, elle se produit en-dessous. En 1999, on observe cette situation en mai. Aux points points B et D, par contre, la Nouvelle Lune se produit dans l'écliptique. La Lune peut donc alors passer exactement entre le Soleil et la Terre. Ces circonstances sont celles de février et août 1999.

Dans ces conditions, l'ombre de la Lune peut atteindre la Terre. En d'autres termes, on peut, de la Terre, voir la Lune passer devant le Soleil. Une partie de la Terre passe dans l'ombre de la Lune, c'est une éclipse de Soleil.

Une éclipse : un jeu de cache-cache !

Figure 4
En réalité, l'ombre de la Lune (et de tout objet) est entourée d'une région appelée pénombre qui est partiellement éclairée par le Soleil (Figure 4).

Revenons sur Terre. Pour un observateur situé dans la pénombre (figure 5), le Soleil n'est que partiellement caché par la Lune. Cet observateur voit donc encore une partie du disque solaire; on dit qu'il observe une éclipse partielle.
Figure 5

Figure 6
Pour un observateur situé dans l'ombre (Figure 6), par contre, le Soleil est complètement occulté par la Lune, et n'est plus visible. L'éclipse est alors dite totale. Comme l'ombre de la Lune est tout juste assez longue pour atteindre la Terre, sa section à la surface de la Terre est très petit, de sorte que le domaine dans lequel l'éclipse est totale est très petit (typiquement une centaine de kilomètres). En d'autre termes, la Lune apparaît à l'observateur tout juste assez grande pour masquer le Soleil.

Étant donnée la petitesse du domaine que couvre l'ombre de la Lune à un instant déterminé, la région de la Terre où une éclipse est visible comme éclipse totale est fort limitée. Au Nord de la zone de totalité, la Lune est trop basse dans le ciel, au Sud trop haute, pour masquer entièrement le Soleil. On voit donc une éclipse partielle. Bien que 2 éclipses totales soient visibles quelque part sur Terre tous les trois ans en moyenne, c'est un phénomène très rare en un endroit déterminé. En 1999, c'est au tour de la Belgique.

Parfois, l'ombre que la Lune porte ne peut atteindre la Terre. Pour l'observateur, le disque lunaire apparaît alors plus petit que le disque solaire, et ne peut donc plus masquer entièrement l'astre du jour. Il reste un anneau visible autour du disque lunaire. On a alors affaire à une éclipse annulaire (Figure 7).
Figure 7

Figure 8
Cela parce que l'orbite de la Lune est sensiblement elliptique. La condition d'alignement Soleil-Lune-erre ne suffit donc pas, il faut en plus que la Lune ne soit pas trop loin de la Terre pour générer une éclipse totale.
Plus la Lune est proche de son périgée, plus la totalité sera longue. A son apogée, on ne peut espérer qu'une éclipse annulaire.



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Last updated on 15/02/2000 by CM