Navigation rapide

CHAPITRE 2 :
Les différentes phases d'une éclipse de soleil

1. Circonstances générales d´une éclipse

Les circonstances générales d´une éclipse correspondent à différentes phases de l´éclipse, qui sont les suivantes :

le commencement et la fin de l´éclipse générale, ce sont les deux instants et les deux lieux sur Terre où le cône de pénombre de la Lune est tangent extérieur à la surface terrestre,
le commencement et la fin de l´éclipse totale ou annulaire, ce sont les deux instants et les deux lieux sur Terre où le cône d´ombre de la Lune est tangent extérieur à la surface terrestre,
le commencement et la fin de la centralité, ce sont les deux instants et les deux lieux sur Terre où l´axe du cône d´ombre de la Lune est tangent à la surface terrestre,
le maximum de l´éclipse, c´est l´instant et le lieu sur Terre où la grandeur de l´éclipse est maximum,
et l´éclipse centrale à midi ou minuit vrai, c´est l´instant et le lieu sur Terre où le maximum de l´éclipse se produit lorsque le Soleil dans le plan du méridien,.

Ces phases sont liées aux mouvements relatifs du Soleil, de la Lune et de la Terre. Elles ne sont visibles qu´à un instant particulier et d´un lieu bien défini. Par exemple, le commencement de l´éclipse générale correspond à l´instant où la Terre entre dans le cône de pénombre de la Lune et le lieu est le point de contact de ce cône de pénombre avec la Terre (ce point est un point de la courbe "commencement au lever du Soleil"). Le maximum de l´éclipse correspond à l´instant et au lieu où l´éclipse a une grandeur maximum. Cette valeur maximum de la grandeur de l´éclipse est appelée magnitude de l´éclipse. L´éclipse centrale à midi ou minuit vrai correspond à l´instant et au lieu où l´éclipse est centrale et où le Soleil est au méridien.

2. Circonstances locales d´une éclipse

Il ne faut pas les confondre avec les circonstances générales décrites dans le paragraphe précédent. Les circonstances locales d´une éclipse décrivent, en un lieu donné, les différentes phases de l´éclipse, observables par un observateur situé en ce lieu (Figs. 10 et 11).

Fig 10 : Phases d´une éclipse totale

Fig 11 : Phases d´une éclipse annulaire

Ces phases sont les suivantes :

le début de l´éclipse partielle, appelé également premier contact (parfois premier contact extérieur),
le début de l´éclipse totale ou annulaire (si l´observateur est dans la bande de centralité), appelé également deuxième contact (parfois premier contact intérieur),
le maximum de l´éclipse, instant où la grandeur est maximum en ce lieu,
la fin de l´éclipse totale ou annulaire (si l´observateur est dans la ligne de centralité), appelée également troisième contact (parfois deuxième contact intérieur),
la fin de l´éclipse partielle, appelée également quatrième contact (parfois deuxième contact extérieur).

Pour chacun des contacts, en plus des instants du contact, on donne l´angle au pôle P et l´angle au zénith Z. On remarquera que les points des contacts intérieurs des éclipses totales sont diamétralement opposés aux points des contacts intérieurs des éclipses annulaires.

Fig 12 : Définitions des angles au pôle et au zénith

L´angle au pôle P d´un contact est l´angle de la direction nord N (partie boréale du cercle horaire du centre S du Soleil) avec l´arc de grand cercle joignant les centres S et L du Soleil et de la Lune, compté positivement vers l´est, dans le sens nord-est-sud-ouest (Fig. 12).

L´angle au zénith Z d´un contact a une définition analogue à celle de P, en remplaçant le cercle horaire du centre S du Soleil par le vertical du même point (Fig. 12).
Remarque : sous nos latitudes (en France), le Soleil se trouve souvent au sud, donc quand on regardele Soleil, l´ouest est à droite du Soleil et l´est est à sa gauche. La Lune éclipse le Soleil d´ouest en est (donc de la droite vers la gauche lorsque l´on regarde le Soleil). Pour des latitudes négatives (dans l´hémisphère sud), l´aspect du phénomène est inversé, l´éclipse a, bien évidemment, toujours lieu d´ouest en est, mais elle a lieu de la gauche vers la droite car le Soleil est au nord.

Pour le maximum on donne également la grandeur de l´éclipse, le degré d´obscurité, la hauteur h et l´azimut a du Soleil.

Fig 13 : Définitions de la grandeur et du degré d´obscurité d´une éclipse

À un instant donné la grandeur g de l´éclipse est l´inverse du rapport du diamètre du Soleil sur la distance du bord du Soleil le plus rapproché du centre de la Lune au bord de la Lune le plus rapproché du centre du Soleil (Fig. 13).

Le degré d´obscurité est le pourcentage de la surface du disque solaire éclipsé par la Lune (Fig. 13).

La hauteur h du Soleil sur l´horizon est l´angle de la direction du Soleil et du plan horizontal, compté en degrés de -90° à +90°. Dans nos tableaux, on ne tient pas compte de la réfraction atmosphérique.

L´azimut est l´angle formé par la projection de la direction du Soleil dans le plan horizontal avec la direction du Sud, compté en degré dans le sens rétrograde (sud = 0°, ouest = 90°, nord = 180°, est = 270°).

Les circonstances locales d´une éclipse peuvent être calculées à l´aide des éléments de Bessel

3. Paramètres et théories utilisés dans les calculs de prédiction des éclipses de Soleil

Les théories utilisées dans les calculs sont les suivantes :

pour la Lune, la théorie ELP2000 élaborée par M. Chapront-Touzé et J. Chapront (1982),
pour le Soleil, la théorie VSOP82 élaborée par P. Bretagnon (1982).

On n´utilise pas directement ces théories, mais des éphémérides de ces corps, qui se présentent sous la forme de séries de développements en polynômes de Tchebychev (G. Francou et al. 1987).

L´échelle de temps utilisée dans les calculs d´éphéméride est le Temps terrestre (TT).
Les prédictions sont données dans un repère lié à la Terre, les positions des lieux sur Terre sont données en latitudes et en longitudes géographiques, les longitudes sont exprimées par rapport au méridien de Greenwich, positivement vers l´ouest et négativement vers l´est. Les instants des différentes phases de l´éclipse sont donnés en Temps universel (UT). Pour cela, il est nécessaire d´avoir pour chaque éclipse une approximation de la différence entre ces deux échelles de temps.

Dans le calcul des circonstances intervient également un certain nombre de paramètres physiques.
Ces paramètres sont les suivants :

la parallaxe horizontale du Soleil à une unité astronomique,
le demi-diamètre solaire,
le rapport du rayon lunaire sur le rayon équatorial terrestre,
le rayon équatorial terrestre,
le carré de l´ellipticité terrestre.

Les valeurs de ces paramètres, ainsi que l´écart estimé entre les échelles de temps sont fournis avec chaque prédiction d´éclipse.

4. Liste des tableaux et des cartes

Tous les instants publiés sont en Temps universel (pour les éclipses futures, valeurs extrapolées de UT1), toutes les longitudes sont comptées à partir du méridien de Greenwich, positivement vers l´ouest et négativement vers l´est.

Pour chaque éclipse de Soleil on donne les renseignements suivants :

Les éphémérides de la Lune et du Soleil le jour et le lendemain de l´éclipse, ce sont les coordonnées équatoriales géocentriques apparentes. On donne également l´écart en ascension droite entre la Lune et le Soleil.
Les différents paramètres utilisés dans le calcul, notamment la valeur ΔT qui est la différence estimée entre le Temps terrestre et le Temps universel le jour de l´éclipse.
Les circonstances générales de l´éclipse.
Les éléments de Bessel sous forme polynomiale et sous forme tabulée (notations française et américaine).
Les limites de la bande de centralité (limites nord et sud de l´ombre), la ligne de centralité, la durée de l´éclipse sur la ligne de centralité, ainsi que la hauteur (h) du Soleil au moment du maximum.
Les circonstances locales sur la ligne centrale. Pour un instant donné on fournit :
Des tableaux de circonstances locales pour différents pays.
Pour chaque ville on donne :
Remarque : l´utilisation du formulaire et des éléments de Bessel permet des calculs plus précis, tenant compte d´une meilleure précision dans la latitude et longitude du lieu, ainsi que de l´altitude du lieu.

5. Corrections liées à l´échelle de temps utilisée

Il faudra effectuer les corrections apportées par une meilleure connaissance de l´écart Temps terrestre (TT) - Temps universel (UT1).

En effet, tous les calculs sont faits à partir d´une estimation de cet écart ΔTe. Les prévisions étant faites de nombreuses années à l´avance, il arrive que la valeur réelle de cet écart ΔTr diffère de sa valeur estimée.
Dans ce cas on doit corriger les résultats publiés de la manière suivante :

Soit δt = ΔTr - ΔTe la différence entre la valeur réelle et la valeur estimée.

Les instants des phénomènes doivent être corrigés de δt, et les longitudes géographiques des phénomènes doivent être corrigées de δλ = -1,002738 x δt ( λ et δt étant dans la même unité). Attention, on corrige les longitudes des lieux liés aux différentes phases et courbes et non les longitudes des lieux des villes dans les tableaux de circonstances locales.

6. Cartes générales et locales

Pour chaque éclipse, on donne une ou plusieurs cartes générales de l´éclipse. Sur ces cartes on fait figurer les courbes suivantes : la bande de centralité (lorsqu´elle existe), les limites boréale et australe de l´éclipse, les courbes de commencement, de fin et de maximum aux lever et coucher du Soleil, ainsi que les courbes de commencement et fin pour un instant donné (toutes les heures en général). Pour le tracé de cette carte, on utilise une projection stéréographique, c´est-à-dire une projection azimutale conforme. Cette projection permet d´avoir une représentation des pôles sur la carte.

On donne également, un certain nombre de cartes locales. Sur ces cartes, lorsqu´elles sont présentes, on donne, en plus, les courbes de commencement, de fin et de maximum à un instant donné (avec un pas plus adapté à la carte), et parfois la projection de l´ombre à des instants donnés. Les cartes locales sont tracées à l´aide de différentes projections en fonction du lieu représenté (projection conforme de Lambert, projection de Mercator...).

Attention : Ce serveur a été mis en place avec l'aide du Ministère de l'Education Nationale, du CNRS et du CNES. Tout usage des données diffusées par ce serveur nécessite l'accord de l'IMCCE.