Pour ce mois de novembre, le phénomène du mois que nous vous proposons est l’observation du maximum de l’essaim de météores des Léonides. Ce maximum est prévu, comme tous les ans, entre le 15 et le 20 novembre.

Les météoroïdes sont des fragments minuscules de matière solide répartis dans le vide interplanétaire de notre système solaire. L’origine de cette matière est diverse. Il peut s’agir soit de fragments résiduels de la nébuleuse protosolaire dans laquelle le Soleil et les planètes se sont formés, il y a 4,56 milliards d’années, de résidus de collision entre astéroïdes, ou bien des matériaux disséminés par des comètes lors de leur passage à proximité du Soleil. Les étoiles filantes sont des phénomènes visuels provoqués par la rentrée dans les hautes couches de l’atmosphère de ces météoroïdes. Il s’agit la plupart du temps d’objets de taille relativement petite, de quelques micromètres à quelques centimètres au maximum. Les rares objets qui dépassent ces tailles moyennes (1 mètre ou plus) provoquent un phénomène visuel très lumineux (très grosse étoile filante) appelé bolide. Il s’agit cependant de phénomènes peu fréquents, puisque l’essentiel des météoroïdes ne font que quelques millimètres de diamètre.

Les essaims de météoroïdes sont la plupart du temps liés à des passages antérieurs de comètes. Rappelons que les comètes sont des objets de glace de taille conséquente, entre plusieurs centaines de mètres et plusieurs dizaines de kilomètres voire plus. Ces objets, vestiges glacés de la nébuleuse primitive, sont stockés par milliards au-delà de l’orbite de Neptune (dans la ceinture de Kuiper et le nuage de Oort), et ils voient parfois leur orbite bousculée par une perturbation gravitationnelle qui va les précipiter vers le centre du Système solaire. En passant au plus près du Soleil, ces comètes vont se sublimer. Le vent solaire va dès lors pousser derrière elles un gigantesque nuage de gaz et de matériaux solides qui, vu depuis la Terre, dessine les queues si typiques.

Qui verra-t-on ? Un peu d’histoire…

Une pluie d’étoiles filantes est observée en novembre 1833 sur la côte est des États-Unis. En retraçant le chemin inverse de chacune des traînées lumineuses, il s’avère que chaque étoile filante vient d’un point central, appelé radiant, et situé dans la constellation du Lion. C’est depuis cette observation que le nom de Léonides a été donné à ces étoiles filantes visibles en novembre.

Le phénomène ayant eu un précédent très semblable en 1799, un professeur de l’université de Yale, Hubert Anson Newton, entama des recherches et trouva dans des archives des comptes rendus de 13 observations similaires (pluie d’étoiles filantes en novembre) entre 901 et 1833. Il en déduisit que le phénomène se reproduisait tous les 33 ans. Tout logiquement, Anson Newton prédit alors que le phénomène observé en 1833 devait se reproduire en 1866, et la prédiction se révéla tout à fait exacte. La découverte de la périodicité du phénomène n’expliquait cependant pas son origine.

L’avant-dernière pièce du puzzle fut la découverte d’une comète un peu avant le pic de 1866. Indépendamment l’un de l’autre, deux astronomes, Ernst Tempel et Horace Tuttle, découvrirent, le premier le 19 décembre 1865, le deuxième le 6 janvier 1866, une comète assez anodine. La comète prit alors le nom de 55P/Tempel-Tuttle. La dernière pièce de notre puzzle sera posée par l’astronome italien Giovanni Schiaparelli, plus connu pour ses dessins de Mars montrant des canaux… En étudiant l’orbite de cette comète 55P/Tempel-Tuttle, il découvre que cette orbite coïncide avec celle du nuage de débris à l’origine des Léonides et comprend que tous les ans, en novembre, la Terre croise cette orbite. Il fait donc tout rationnellement le lien entre la comète Tempel-Tuttle et les étoiles filantes visibles chaque année en novembre.

On comprend désormais mieux le soudain pic d’activité de ce phénomène tous les 33 ans : lors de son passage au plus près du Soleil, la comète alimente à nouveau le nuage de débris, nuage qui sera traversé quelques mois après par la Terre. On peut alors observer non pas des dizaines, mais des milliers d’étoiles filantes, le terme pluie d’étoiles filantes prenant ainsi tout son sens. Le prochain passage aura lieu le 21 mai 2031.

Notons que Schiaparelli fera la même découverte de lien, cette fois entre la comète Swift-Tuttle et les célèbres étoiles filantes des Perséides, visibles en août.

Que verra-t-on ?

L’événement n’est pas un phénomène furtif, puisqu’il s’étale sur trois semaines. Le nuage de débris étant très vaste, la Terre le traverse tous les ans entre le 6 et le 30 novembre, avec une activité maximale aux alentours des 17 et 18 novembre. Cette année, le pic est attendu dans la nuit du 16 au 17 novembre 2020. Et les conditions s’annoncent plutôt bonnes, puisque la nouvelle Lune aura lieu le dimanche 15 novembre, ce qui offre 4 à 5 nuits de ciel noir vers l’est, horizon où se lève le Lion en novembre. Petit bémol : le Lion est une constellation du ciel de printemps. Elle n’apparaît donc en novembre qu’en deuxième partie de nuit (lever vers 2 h 00 sur vos montres le 15 novembre). Cela ne veut pas dire que le phénomène ne commence qu’à 2 h 00. A la tombée de la nuit, vers 18 h 00, l’observateur (la Terre) tourne presque le dos au nuage de débris, nous ne pourrons donc pas les observer. Ce n’est qu'à minuit passé, lorsque l’observateur, du fait de la rotation de la Terre, se situe face au nuage, que l’observation est la plus intéressante.

Comment observer les Léonides et que voit-on ?

Pour profiter au mieux de la beauté du phénomène, il est évident qu’il est préférable de tenter cette observation à la campagne, loin de la pollution lumineuse des villes. On peut toutefois faire cette observation en ville, mais un fond de ciel rempli de la lumière jaune des lampadaires va éclipser toutes les petites étoiles filantes faibles, soit souvent plus de 50 % du phénomène. En agglomération, on ne verra donc que les étoiles filantes les plus brillantes.

Pour une fois, et parce que les étoiles filantes traversent très vite de grandes portions de ciel, il faut bannir les lunettes astronomiques, les télescopes, et même les jumelles, tous inadaptés : pour savourer ce phénomène, les meilleurs instruments sont l’œil nu, ainsi qu’un… transat et une couverture ! Si l’on veut en effet vraiment profiter du phénomène, il ne faut pas hésiter à y consacrer une heure ou deux, et, dès lors, privilégier le confort en retardant autant que possible la fatigue et le froid. D’où le transat et la couverture. Les Léonides ont la particularité d’être des étoiles filantes petites, fines et très rapides (vitesse moyenne d’entrée dans l’atmosphère de 71 km/s, alors que les vitesses constatées pour les autres essaims sont plutôt de l’ordre de 15 à 35 km/s).

Malheureusement cette année, le phénomène risque de ne pas être spectaculaire, et les étoiles filantes plutôt rares. Le niveau de la pluie sera effectivement faible le reste de la nuit car que le ZHR (ou Taux Horaire Zénithal = évaluation du nombre de météores que pourrait voir en une heure un observateur idéalement placé sous un ciel d'un noir parfait (de magnitude 6.5 et sous un radiant se situant au zénith) devrait être de 20 météores par heure en théorie. Seulement, dans la pratique, avec des conditions plus usuelles (magnitude limite d’environ 4 en périphérie des villes), on devrait plutôt avoir un taux moyen de météores inférieur à 10 par heure.

Mais ne perdez pas espoir, même si c'est seulement pour quelques unes, l'observation du ciel est toujours l'occasion de belles découvertes !

Cette éclipse de Lune par la pénombre est la quatrième éclipse par la pénombre de l’année. Si l’on compte également les deux éclipses de Soleil, 2020 est une année riche en éclipses avec un total de six éclipses.

Pour rappel, le nombre maximal d’éclipses possibles au cours d’une année grégorienne est de sept, cela s’est produit en 1982 et se produira de nouveau en 2038.

Les éclipses de Lune par la pénombre n’ont rien de spectaculaire : la perte de luminosité de la Lune dans la pénombre de la Terre est trop faible pour être décelable à l’œil nu. Parfois, lorsque la pleine Lune est à l’apogée et que sa distance à l’apogée est très importante, il peut se produire une éclipse totale de Lune par la pénombre ; dans ce cas, le disque lunaire passe entièrement dans le cône de pénombre. Ces éclipses sont très rares, on en dénombre seulement 174 sur la période de 6000 ans allant de − 3000 à + 2999, la dernière a eu lieu les 14 et 15 mars 2006 et la suivante aura lieu le 29 août 2053.

Circonstances de l’éclipse

Le tableau ci-dessous donne les circonstances de l’éclipse (en UTC). Pour chaque début et fin de phase, on donne l’angle au pôle des points de contact, lesquels sont les points de tangence entre le disque lunaire et les cônes d’ombre et le cône de pénombre. L’angle au pôle est l’angle formé par la direction du pôle Nord céleste et la demi-droite issue du centre lunaire et passant par le point de tangence, cet angle est compté positivement vers l’ouest (donc dans le sens direct). On donne également les coordonnées géographiques des lieux où la Lune est au zénith à l’instant de chaque phase.

Simulation vidéo à la surface de la Terre

L’éclipse du 30 novembre 2020 ne sera pas observable depuis la France, mais sera visible en Polynésie française. Sa magnitude est de 0,8285464.

Éphémérides de la Lune

Cette éclipse a lieu trois jours après le passage de la Lune à son apogée, le diamètre apparent de la pleine Lune est donc faible (29′ 31,2″). L’éclipse a lieu avant le passage de la Lune par son nœud ascendant ; durant l’éclipse la Lune se trouve dans la constellation du Taureau.

Voici la suite des événements relatifs à la Lune sur cette courte période de temps :

27/11/2020 à 0 h 28 min 37 s UTC
La Lune à l’apogée (distance maximale à la Terre), d : 405 893,874 km, diamètre apparent : 29,52′, longitude moyenne : 28,41°.

27/11/2020 à 9 h 23 min 21 s UTC
La Lune entre dans la constellation de la Baleine.

27/11/2020 à 18 h 35 min 58 s UTC
La Lune entre dans la constellation du Bélier.

29/11/2020 à 2 h 21 min 18 s UTC
La Lune entre dans la constellation du Taureau.

30/11/2020 à 9 h 29 min 41 s UTC
Pleine Lune.

30/11/2020 à 9 h 42 min 54 s UTC
Maximum de l’éclipse de Lune.

01/12/2020 à 7 h 45 min 56 s UTC
La Lune passe par le nœud ascendant de son orbite, longitude moyenne : 79° 53,8′.

La série de Saros de cette éclipse de Lune

Le Saros est une période de récurrence des éclipses de 6 585,32 jours correspondant à 223 révolutions synodiques de la Lune, à 242 révolutions draconitiques et à 239 révolutions anomalistiques de la Lune. Cette période a été nommée, à tort, Saros par Edmond Halley. On peut donc construire des séries longues d’éclipses séparées par un Saros.

Cette éclipse appartient à une série longue de Saros qui est complète dans le canon des éclipses de Lune de l’IMCCE. Cette série comporte 73 éclipses, commençant par 9 éclipses par la pénombre, suivies de 9 éclipses partielles par l’ombre, puis de 27 éclipses totales et terminant par 8 éclipses partielles par l’ombre, suivies de 20 éclipses par la pénombre. Cette série commence avec l’éclipse par la pénombre du 10 mars 993 (les dates antérieures à 1582 sont données dans le calendrier julien). La dernière éclipse de cette série est l’éclipse par la pénombre du 14 mai 2291. Ce sont toutes des éclipses au nœud ascendant de la Lune, donc les latitudes célestes successives de la Lune décroissent des latitudes positives aux latitudes négatives, les positions de la Lune par rapport aux cônes d’ombre et de pénombre de la Terre vont donc se déplacer dans cette série du nord au sud.

En réalité, dans le propos précédent, les directions nord et sud désignent le nord et le sud par rapport à l’écliptique et non pas par rapport à l’équateur terrestre. Il faut bien se rappeler que l’écliptique est incliné par rapport à l’équateur terrestre.

L’éclipse du 30 novembre 2020 est la 58^e éclipse de la série, la trajectoire de la Lune est donc proche du bord sud sur le cône de pénombre. Cela explique également l’écart de temps important entre l’instant du passage de la Lune par son nœud ascendant et l’instant du maximum de l’éclipse (et de la pleine Lune).

L’édition 2021 de l’Agenda astronomique publié chaque année par l’IMCCE a pour thème les exoplanètes, ces planètes, dont près de 5 000 ont aujourd’hui été détectées, qui orbitent autour d’autres étoiles que la nôtre, le Soleil.

Les avancées technologiques spectaculaires, mises au point ces dernières années par la communauté scientifique, permettent aujourd’hui de découvrir une quantité toujours croissante de nouveaux corps célestes, de plus en plus éloignés de notre galaxie, la Voie lactée.

À leur nombre, les exoplanètes sont une cible privilégiée pour détecter les indices de circonstances favorables à l’émergence d’une activité biologique. Notre planète étant à ce jour le seul astre connu qui a rempli ces conditions exigeantes, les astronomes espèrent ainsi identifier des planètes jumelles de la nôtre, des « exo-Terres » et, parmi elles, dénicher la perle rare au sein de laquelle la vie serait apparue.

Outre les données habituelles utiles aux observations, retrouvez dans cet agenda astronomique toutes les méthodes qui permettent d’explorer ces systèmes planétaires lointains, les missions spatiales et programmes scientifiques qui y sont dédiés, les personnages emblématiques et événements majeurs qui ont contribué à faire progresser les connaissances dans ce vaste domaine, source de rêves et porteur d’espoirs.

• Format : 15 × 21 cm – 182 pages couleur
• Éditeur : EDP Sciences
• ISBN : 978-2-7598-2471-7
• Prix : 10€

La Connaissance des temps (CDT) publie depuis 1679 les éphémérides des corps célestes, ainsi que diverses tables et données à destination des astronomes et des curieux de l’astronomie.

Lire le neuvième épisode : « Qui fabrique la Connaissance des temps ? »

Dans cette lettre d’information, nous continuons d’explorer l’histoire scientifique de cet ouvrage et de voir son évolution au cours des trois derniers siècles. La CDT a‑t‑elle beaucoup changé ? A‑t‑elle été influencée par les événements politiques ? A‑t‑elle participé à l’essor des sciences en général et de l’astronomie en particulier ? Nous allons tenter de répondre à ces questions par une lecture attentive des 342 volumes de la CDT publiés à ce jour. Vous trouverez dans les textes que nous proposons des liens vers les pages de la Connaissance des temps que nous citons pour vous permettre d’avoir accès aux textes originaux.

Dans la nuit du 23 au 24 septembre 2020, une coopération scientifique internationale, mobilisant des chercheurs sénégalais, belges et français – de l’IRD, du CNRS, de l’IMCCE – PSL, de l’Observatoire de la Côte d’Azur, de l’Université Côte d’Azur, et de l’Université Paris-Saclay – a permis d’observer pour la première fois une occultation d’étoile par (15094) Polymèle, un astéroïde troyen de Jupiter.

Cette campagne d’observation, qui s’inscrit dans le cadre des préparatifs de la mission spatiale Lucy de la NASA, marque une nouvelle étape pour l’astronomie ouest-africaine.

Coordonnée par la NASA, la mission spatiale Lucy débutera en octobre 2021 pour 12 ans. Son objectif : survoler un astéroïde de la ceinture principale et six astéroïdes troyens de Jupiter, afin d’améliorer les connaissances sur l’origine des planètes et la formation du Système solaire. Une étape préparatoire au survol consiste, pour les astronomes, à déterminer la taille et la forme des astéroïdes. Cette mesure s’effectue lors de leur passage devant une étoile, phénomène appelé occultation stellaire.

La nuit du 23 au 24 septembre, ces chercheurs ont réussi à observer une occultation stellaire par (15094) Polymèle, le plus petit des six astéroïdes, et qui sera survolé par la mission Lucy en 2027. Parrainée par la NASA et confiée à l’Association sénégalaise pour la promotion de l’astronomie (ASPA) par Marc Buie (Southwest Research Institute), cette observation a mobilisé une quarantaine de chercheurs, avec le soutien de l’IRD et du CNRS. Quatorze télescopes ont été déployés sur différents sites d’observation dans la région de Fatick et Kaolack, au Sénégal. Les données récoltées permettront d’obtenir une première estimation de la taille de l’astéroïde Polymèle, tandis que la forme de l’objet sera précisée par les prochaines campagnes d’observation.

Un petit retour sur l’opposition de Mars d’octobre dernier et sur le retour des oppositions de Mars s’impose. Nombreux sont ceux qui ont pu profiter de cette opportunité, somme toute assez rare, d’observer Mars à une distance telle que l’on puisse distinguer les détails de sa surface.

C’est ici le cas avec ces images de la planète rouge réalisées depuis l’observatoire des Makes sur l’île de La Réunion en septembre dernier, près d’un mois avant l’opposition et surtout trois semaines avant son rapprochement serré qui était attendu pour le 6 octobre. La résolution y est exceptionnelle, un peu plus de 0,13″ (0,13 seconde de degré ou encore un détail couvrant un angle de 36 millionièmes de degré). En d’autres termes, le détail le plus petit visible dans ces images sur la surface de la planète a une taille d’un peu plus de 30 km.

Mars est la planète la plus excentrique du Système solaire après Mercure : son orbite autour du Soleil a une forme qui ressemble à un cercle aplati. L’excentricité de l’orbite mesure l’écart au cercle parfait. Cela signifie que sa distance à la Terre varie dans des proportions importantes, en particulier lorsqu’elle se retrouve en opposition avec le Soleil. Sa distance est alors comprise entre 55,7 et 101,4 millions de kilomètres et son diamètre apparent passe respectivement de 25,1″ à 13,8″. Sur les images de Mars présentées ici, la taille apparente de Mars était de 22,1″.

Périodicité des oppositions de Mars

Le retour des oppositions de Mars se fait au bout de 2 ans et 50 jours en moyenne. Le diagramme ci-dessus donne les dates, distances et longitudes écliptiques des oppositions entre 2018 et 2035. Les oppositions les plus favorables sont celles qui se produisent près du périhélie de l’orbite martienne (lieu de son orbite le plus proche du Soleil). Elles ont toujours lieu autour de la fin août. Ces opportunités correspondent aux oppositions périhéliques de Mars qui se produisent lorsque la planète se retrouve en opposition avec le Soleil vis-à-vis de la Terre, tout en étant au voisinage de son périhélie. La conjugaison de ces deux circonstances permet à la planète de se trouver au plus près de la Terre, à une distance d’environ 50 millions de kilomètres. Ces circonstances très favorables se reproduisent environ tous les 15 ans (il y a aussi des périodicités moins « célèbres » de 32, 47 ans, etc.). La prochaine opposition surviendra le 15 septembre 2035.

L’utilité des oppositions de Mars

Cette excentricité significative et ces oppositions périhéliques ont été largement mises à profit par les astronomes depuis le xvii^e siècle. Elles ont ainsi permis à Kepler, en 1609, dans sa « guerre contre Mars », de découvrir les lois du mouvement des corps célestes. Elles furent ensuite utilisées jusqu’à la fin du xix^e siècle pour mesurer la distance Terre-Soleil. Durant l’opposition de 1877, qui est survenue seulement 16 jours (le 5 septembre) après son passage au périhélie le 21 août, Asaph Hall a découvert les deux petites lunes de Mars, Phobos et Deimos, avec sa nouvelle lunette de 66 cm de l’observatoire naval des États-Unis à Washington. C’est également cette année-là que Giovanni Schiaparelli (1835-1910) a commencé sa cartographie de la planète. Les premières photographies de qualité de Mars furent prises les 24 et 28 septembre lors de l’opposition de 1909 par Edward Barnard (1857-1923) sur la grande lunette de 1,02 m de l’observatoire Yerkes et par George Ellery Hale les 5 octobre et 3 novembre (1868-1938) au télescope de 1,52 m de l’observatoire du mont Wilson.