Les éclipses solaires sont prévisibles car les mouvements de la Terre et de la Lune suivent des schémas orbitaux réguliers. Le plus difficile est de ne pas savoir qu’une éclipse va se produire. La partie la plus difficile consiste à calculer exactement où l'ombre de la Lune tombera, quand chaque contact se produira et ce que verra un observateur situé à un endroit donné.
La prévision moderne des éclipses combine la mécanique orbitale, des normes de temps précises, la forme de la Terre et le terrain accidenté de la Lune. Le résultat est un horaire local suffisamment précis pour la planification des voyages, la photographie, les observations scolaires et les travaux scientifiques.
Commencez par l'orbite de la Lune
Une éclipse solaire ne peut se produire qu’à la nouvelle Lune, lorsque la Lune se trouve entre la Terre et le Soleil. Mais la plupart des nouvelles Lunes ne créent pas d’éclipses car l’orbite de la Lune est inclinée d’environ cinq degrés par rapport à l’orbite de la Terre autour du Soleil.
Une éclipse nécessite que la nouvelle Lune se produise près de l’un des nœuds orbitaux de la Lune, là où la trajectoire de la Lune croise le plan de l’orbite terrestre. C’est pourquoi il existe des saisons d’éclipses et pourquoi les éclipses ne se produisent pas tous les mois.
La prédiction commence par calculer où se trouveront le Soleil, la Terre et la Lune à un moment donné et si leur alignement est suffisamment proche pour que l'ombre de la Lune atteigne la Terre.
De l'alignement au chemin de l'ombre
Une fois la géométrie connue, l'étape suivante consiste à projeter l'ombre de la Lune sur Terre. L’ombre marque l’endroit où la totalité est possible. La pénombre marque la région d’éclipse partielle beaucoup plus large. Pour les éclipses annulaires, l'antumbra marque l'endroit où l'anneau de feu est visible.
La Terre n'est pas un écran plat. Il s’agit d’une sphère en rotation légèrement aplatie avec des montagnes, des vallées et des observateurs à différentes altitudes. La trajectoire de l’ombre change à mesure que la Terre tourne sous l’ombre en mouvement de la Lune.
C'est pourquoi les cartes d'éclipse présentent des tracés courbes plutôt que de simples lignes droites.
Que font les éléments besseliens
De nombreux calculs d'éclipse solaire utilisent des éléments besseliens, un ensemble compact de nombres qui décrivent la géométrie de l'ombre de la Lune par rapport à la Terre au moment d'une éclipse.
Au lieu de recalculer à partir de zéro chaque détail orbital pour chaque ville, le logiciel peut utiliser ces éléments pour calculer les circonstances locales : temps de contact, magnitude, obscurcissement, altitude du Soleil et si la totalité se produit.
Les éléments besseliens ne constituent pas à eux seuls l’éclipse totale. Il s’agit d’un résumé mathématique précis qui rend les calculs locaux pratiques.
Le terrain lunaire est important
Le bord de la Lune n’est pas lisse. Les montagnes et les vallées le long du limbe lunaire affectent les moments exacts où la lumière du soleil disparaît et revient. C'est pourquoi les perles de Baily se produisent et pourquoi le deuxième et le troisième contact peuvent dépendre de l'emplacement de l'observateur.
Les prévisions modernes peuvent rendre compte de la topographie lunaire détaillée. Cela améliore le timing des points de contact, en particulier près du bord du chemin de totalité, là où les secondes comptent.
Pourquoi les anciennes prédictions étaient encore impressionnantes
Les astronomes de l’Antiquité, notamment en Mésopotamie, reconnaissaient les phénomènes d’éclipse bien avant la physique moderne. Le cycle de Saros a montré que les éclipses associées se répètent après environ 18 ans, 11 jours et 8 heures.
Ce modèle est puissant, mais il ne suffit pas pour la prévision locale moderne. Le Saros peut vous indiquer qu’une éclipse connexe pourrait se produire. Il ne peut pas vous donner les heures de contact locales exactes pour une ville, une plage, un col de montagne ou un toit.
Ce que signifie la précision pour les observateurs
Pour la plupart des observateurs d'éclipses, la précision signifie savoir si vous êtes à l'intérieur de la trajectoire, quand mettre ou retirer les filtres, combien de temps dure la totalité et quelle sera la hauteur du Soleil.
Les petites différences comptent. Un court trajet peut changer la durée de la totalité. Un soleil bas peut faire en sorte qu'un bâtiment ou une crête bloque la vue. Un emplacement proche du bord du chemin peut avoir un timing radicalement différent d'un emplacement proche de la ligne médiane.
Sources et guides associés
- [Explication des prévisions d'éclipse solaire] de la NASA GSFC (https://eclipse.gsfc.nasa.gov/SEmono/reference/explain.html) décrit les éphémérides, les éléments besseliens et les circonstances locales.
- La NASA décrit comment la topographie de Lunar Reconnaissance Orbiter améliore la précision de la carte d'éclipse moderne.
- Guides SolarWatch associés : le cycle Saros, les numéros d'éclipse expliqués, les temps de contact de l'éclipse et l'orbite elliptique de la Lune.
Voir dans SolarWatch
SolarWatch utilise des éléments d'éclipse et des calculs de circonstances locales pour transformer une éclipse globale en un plan spécifique à un emplacement. Ouvrez une éclipse, appuyez sur un point sur la carte et comparez les temps de contact, l'obscurcissement, la magnitude, l'altitude du soleil et la durée de totalité prévus pour cet endroit précis.