Occultations et éclipses

En astronomie et plus particulièrement en ce qui concerne le système solaire, la notion d'occultation ou d'éclipse revêt une importance particulière. cette notion fait référence à des phénomènes qui se produisent fréquemment et dont on peut tirer des enseignements précieux.

I - Définition :

Une occultation se produit lorsqu'un astre passe devant un autre astre en en masquant une partie. ce phénomène est purement apparent et lié à l'observateur. Aucune interaction n'a lieu entre les astres impliqués. Exemple : une éclipse de Soleil est une occultation : la Lune masque tout ou partie du disque solaire (sans bien sûr que celui-ci soit affecté). Ce phénomène est lié à l'observateur : en changeant de position à la surface de la Terre, le phénomène peut disparaître et ne plus être visible. Notons que l'on commet une erreur en appelant éclipse de Soleil ce qui est en fait une occultation.

Cliquez ici pour une figure montrant la différence entre occultation et éclipse dans le cas particulier des satellites de Jupiter mais valable pour tous les corps.

Une éclipse se produit lorsqu'un astre passe dans l'ombre d'un autre astre et disparaît au moins partiellement aux yeux de tous les observateurs, quelle que soit leur position. Exemple : une éclipse de Lune est une véritable éclipse : la Lune disparaît dans l'ombre de la Terre (la Lune est affectée par l'absence soudaine de lumière). Ce phénomène est visible par tout observateur de la Lune, quelle que soit sa position à la surface de la Terre ou dans l'espace (à condition de voir la face éclairée de la Lune, bien sûr...). Notons qu'une éclipse de Soleil est en fait une éclipse de Terre pour un observateur de l'espace.

II - Description du phénomène, exemples :

Les éclipses de Lune et de Soleil sont des exemples parfaits d'éclipses et d'occultations. On constate ainsi que la caractéristique principale de ce type de phénomène est le constat, pour un observateur, d'une baisse de luminosité de l'astre observé. L'observation d'un tel phénomène est appelée observation photométrique et consiste à mesurer la variation au cours du temps de la lumière reçue de l'astre occulté ou éclipsé.
Outre les éclipses de Lune et de Soleil, les exemples sont nombreux :

a). Les phénomènes des satellites de Jupiter (et de Saturne) :

Les satellites de Jupiter tournent dans le même plan et sont proches de la planète Jupiter. celle-ci, de par sa grande taille, projette une ombre importante derrière elle et offre également un important disque apparent. Tout cela va nous offrir des occultations et des éclipses :
- quand un satellite passe dans l'ombre de la planète, il y a éclipse du satellite (ce phénomène, parfois appelé immersion et émersion, est fréquent et spectaculaire; il est observable même dans un petit télescope et les prédictions sont disponibles ici);
- quand un satellite passe devant ou derrière le disque apparent de la planète, il y a occultation du satellite ou de la planète (phénomène appelé alors "passage");
- quand l'ombre d'un satellite se projette sur la planète, il y a "passage d'ombre";
- quand les satellites passent dans l'ombre des uns et des autres, il y a éclipse mutuelle;
- quand un satellite passe devant ou derrière un autre satellite, il y a occultation mutuelle.
Cliquez ici pour plus de détails sur les phénomènes des satellites de Jupiter.

b). Les occultations d'étoiles par les astéroïdes :

Dans ce cas, il faut remplacer le Soleil par une étoile et la Lune par un astéroïde. Quand un astéroïde passe devant une étoile, il existe donc une zone sur la Terre où il y a "éclipse totale" et où l'étoile va disparaître aux yeux des observateurs. Il faut évidemment un télescope pour observer ce type de phénomène mais il est spectaculaire puisqu'une étoile, en général brillante, disparaît un cours instant derrière un astéroïde qui, lui, est en général bien moins brillant que l'étoile. Le grand nombre d'étoiles et d'astéroïdes dans le ciel va entraîner un nombre important de tels phénomènes, environ un par semaine bien observable.
Cliquez ici pour un exemple d'occultation d'étoile par un astéroïde.

c). Les occultations d'étoiles par les planètes :

C'est le même cas que précédemment mais il faut remplacer l'astéroïde par la planète. Dans le cas d'une planète avec une atmosphère, le passage de la lumière à travers cette atmosphère permet d'en connaître la composition. Il faut une étoile brillante pour avoir un bon contraste avec la planète.
Cliquez ici pour un exemple d'occultation d'étoile par la planète Uranus.

d). Les passages de Mercure et Vénus devant le Soleil :

La proximité de Mercure et Vénus du Soleil fait que, pour un observateur terrestre, Mercure et Vénus vont passer de temps en temps devant le disque solaire. Il s'agit d'une occultation mais puisqu'il est évident que ces planètes n'ont pas une taille suffisante pour atténuer la lumière du Soleil, ces phénomènes sont appelés "passages".
Cliquez ici pour plus de détails sur les passages devant le Soleil.

e). Les étoiles dites "variables à éclipse" :

Dans ce cas, nous sortons du système solaire mais ce phénomène est du même type : certaines étoiles présentent des variations rapides de luminosité qui s'expliquent par la présence d'une deuxième étoile très proche de la première (et non discernable dans un télescope). La deuxième étoile passe régulièrement devant ou derrière la première étoile. A ce moment leurs flux lumineux ne s'ajoutent plus : seule l'étoile non cachée est visible. On a une succession d'occultations. La variation de luminosité observée rend bien compte du phénomène d'occultation comme on le voit ci-dessous.

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III - Utilité de l'observation des occultations et des éclipses :

L'observation des occultations d'étoiles dans le système solaire apporte diverses informations.
- Une information sur la position précise des corps. La turbulence de l'atmosphère et le pouvoir de résolution limité d'un télescope ne permettent pas d'observer des positions au-delà d'une certaine précision. Des corps très proches ne sont pas discernables et on observe alors une grosse tache floue. Si ces deux corps passent l'un devant l'autre, la chute de flux lumineux montre exactement quand ils sont au contact et ainsi leur position relative précise.
- Une information sur la forme et la taille des corps : la vitesse d'un corps en mouvement dans le système solaire est mieux connue que sa position. Ainsi, la mesure de la durée d'une occultation donne la taille de l'un des corps, connaissant celle de l'autre. C'est la seule méthode pour connaître la taille des astéroïdes dont aucun télescope ne peut distinguer le diamètre pour les raisons évoquées ci-dessus.
- Une information sur la nature de la surface du corps occulté. Si la luminosité du corps occulté n'est pas uniforme sur toute sa surface, la courbe de lumière observée présentera des petites variations. Ces variations dues à la nature de la surface du sol ne sont pas observables directement toujours pour les mêmes raisons.

La position, la taille et la surface de la Lune sont aujourd'hui bien connues par les sondes spatiales ou les observations de tirs laser. Les éclipses de Soleil, comme d'ailleurs celles de Lune, ne sont donc plus utilisées dans ce but. Il en est de même pour les passages de Mercure et Vénus devant le Soleil.
Par contre les occultations des étoiles par les astéroïdes ou par les planètes et celles des satellites de Jupiter sont encore aujourd'hui l'une des meilleures sources d'informations précises sur leur position, leur forme et la nature de leur surface (consultez les pages spécifiques).

Crédit : J.E. Arlot/IMCCE