Ce service permet de calculer les prédictions des éclipses de Soleil, ainsi que leurs principales caractéristiques (type d’éclipse, circonstances générales, visibilité). Il couvre un intervalle de temps allant de − 4000 à 2100.

Pour chaque éclipse de Soleil, le service fournit les paramètres géométriques et temporels (grandeur et durée de la phase annulaire ou totale de l’éclipse) et les circonstances générales depuis le début de l’éclipse générale jusqu’à sa fin. Le service propose également deux cartes de visibilité qui indiquent les régions sur Terre où ces phases peuvent être observées, ainsi qu’une animation qui montre le déplacement de la zone de visibilité au cours du temps.

Il est également possible de consulter la carte interactive des circonstances locales de l’événement, laquelle permet de connaître précisément les caractéristiques de l’éclipse en n’importe quel point du globe. Les données numériques sont complétées par un diagramme des différentes phases visibles du passage de la Lune devant le Soleil depuis l’endroit sélectionné.

Pour ce mois de juin 2021, le phénomène du mois intéressant à observer sera bien entendu l’éclipse de Soleil.

Cette belle éclipse annulaire commencera à être visible depuis le nord du Canada, passera sur le pôle Nord et se terminera au nord de la Sibérie. En France métropolitaine, elle ne sera que partielle. La meilleure zone de visibilité se situera au nord-ouest de la France : le degré d’obscuration atteindra 16,8 % à Brest et 15,9 % à Lille. Par contre, à Perpignan, le disque lunaire ne couvrira que 3,4 % du disque solaire.

À Paris, le phénomène va débuter à 9 h 13 UTC. Le maximum aura lieu à 10 h 11 UTC avec 13,1 % d’obscurcissement. Enfin, la fin du phénomène aura lieu à 11 h 15 UTC.

Concernant l’observation de cette éclipse, on veillera à suivre les plus élémentaires, mais strictes, règles de protection oculaire. On redira donc qu’il ne faut jamais observer le Soleil en vision directe, même quelques secondes. La rétine est fragile et ne supporte pas une exposition, même courte, à un si puissant rayonnement. En cas de non-respect de ces consignes, le risque de lésions, parfois irréversibles, est possible.

À l’œil nu, on pourra observer le phénomène avec des lunettes spéciales éclipse équipées de film plastique filtrant. Prudence s’il s’agit de lunettes âgées (il y en a eu beaucoup pour l’éclipse totale de 1999…), le pouvoir filtrant peut s’estomper avec le temps, et, pire, en cas de stockage peu précautionneux, les lunettes ont pu être détériorées (fissure, trou dans le film…). On privilégiera donc des lunettes récentes (moins d’un an).

Autre moyen très efficace, un verre de soudeur ; s’il n’est pas forcément pratique à manipuler, le petit morceau de verre d’environ 15 cm × 6 cm est tout à fait adapté en termes de protection à l’observation du phénomène.

Mais l’observation de ce phénomène sera bien plus confortable et esthétique dans des instruments d’astronomie.

Avec des instruments, 3 cas de figure sont possibles :

1. L’instrument n’est équipé d’aucun filtre. Il faut alors agir avec la plus grande prudence. On n’observera bien sûr jamais le Soleil en direct, même furtivement, que ce soit dans l’oculaire ou même au chercheur. La seule méthode possible, et sans risque, consiste à projeter l’image du Soleil sur une feuille de papier blanc. On reculera plus ou moins l’écran qui reçoit l’image, ce qui permettra de grossir plus ou moins l’objet visé : plus on recule l’écran, plus l’image du Soleil grandit, mais plus on perd en luminosité et en netteté. Il faut donc trouver la bonne distance qui offre un disque solaire assez net. Évidemment, si des taches sont visibles sur la surface solaire, l’image n’en sera que plus intéressante et esthétique ;
2. L’instrument, lunette ou télescope, est équipé d’un filtre à l’entrée du tube. Ce peut être un filtre pleine ouverture (disque de verre très foncé), un système qui laisse passer 1/100 000^e du rayonnement solaire ; c’est de loin la meilleure option, car ce filtre offre à la fois une protection sûre et efficace, et une très bonne qualité d’image. Mais ce peut être aussi une feuille de Mylar. Ce filtre, nettement moins onéreux que le précédent, se présente sous la forme d’une feuille souple semblable à une feuille d’aluminium. Le pouvoir filtrant est le même (1/100 000^e), mais s’il est manipulé sans précaution, ce filtre peut être troué, voire se déchirer, entraînant un risque de lésion oculaire. On vérifiera donc très soigneusement l’état de surface de ce film avant d’entamer toute observation. Dernier bémol, la qualité d’image est moins flatteuse qu’avec le filtre pleine ouverture : bien souvent, observé derrière une feuille de Mylar, le Soleil est entouré d’un halo disgracieux et offre une image moins nette ;
3. Enfin, troisième et dernier cas, l’observateur dispose d’une petite lunette solaire (Lunt, Coronado…) qui ne laisse passer que la lumière en H alpha ; ce type de lunette permet d’admirer les protubérances solaires, invisibles avec un filtre pleine ouverture (cas n° 2). Le spectacle sera alors garanti : un Soleil montrant (on l’espère) quelques taches sur sa surface, dont un bord sera « croqué » par la Lune, le reste de son pourtour auréolé de quelques protubérances. Ce sera peut-être dans ce type d’instrument que le phénomène sera le plus esthétique à observer.

Circonstances et visibilité

Cette éclipse est la seizième éclipse annulaire du xxi^e siècle et la première éclipse de l’année 2021.

La bande de centralité débute au nord-est du Canada, traverse successivement le nord-ouest du Groenland, passe par le pôle Nord, puis se termine sur l’extrême est de la Russie. L’éclipse sera visible dans sa phase partielle dans le nord-ouest de l’Amérique du Nord, l’océan Atlantique Nord, une grande partie de l’Europe, dont la France, et dans une grande partie du nord de l’Asie.

On remarque qu’à cette période de l’année le Soleil ne se couche pas sur les régions polaires arctiques et que l’éclipse est centrale à minuit vrai pour le lieu de longitude 165° 22,8′ O et de latitude 88° 09,0′ N. En ce lieu, le Soleil passe au méridien nord (minuit vrai) à 11 h 01,0 min UTC à une altitude de 21,2° ; il passe au méridien sud (midi vrai) à 23 h 01,9 min UTC à une altitude de 24,9°.

Le tableau ci-dessous donne les circonstances générales de l’éclipse (en UTC).

Phases	Instant en UTC	Longitude	Latitude
Commencement de l’éclipse générale	8 h 12,3 min	43° 55,5′ O	23° 38,4′ N
Commencement de l’éclipse annulaire	9 h 49,8 min	86° 09,6′ O	48° 22,1′ N
Commencement de l’éclipse centrale	5 h 54,9 min	89° 29,8′ O	50° 09,6′ N
Maximum de l’éclipse	10 h 41,9 min	66° 40,6′ O	80° 49,8′ N
Éclipse centrale à minuit vrai	11 h 01,1 min	165° 22,8′ O	88° 09,0′ N
Fin de l’éclipse centrale	11 h 28,7 min	156° 32,4′ E	63° 34,0′ N
Fin de l’éclipse annulaire	11 h 33,8 min	151° 02,0′ E	62° 26,5′ N
Fin de l’éclipse générale	13 h 11,3 min	94° 07,3′ E	41° 27,2′ N

Cette éclipse a lieu deux jours après le passage de la Lune à son apogée, le diamètre apparent de la pleine Lune est donc encore faible (29′ 38,37″). L’éclipse a lieu peu après 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.

6 juin 2021 – 17 h 34 min 44 s UTC
La Lune entre dans la constellation du Bélier.

8 juin 2021 – 2 h 27 min 04 s UTC
La Lune à l’apogée, distance à la Terre : 406 227,881 km, diamètre apparent : 29,50′, longitude moyenne : 51,98°.

8 juin 2021 – 5 h 06 min 11 s UTC
La Lune entre dans la constellation du Taureau.

9 juin 2021 – 16 h 41 min 32 s UTC
La Lune passe par le nœud ascendant de son orbite, longitude moyenne : + 70° 47,4′.

10 juin 2021 – 10 h 41 min 54 s UTC
Maximum de l’éclipse annulaire.

10 juin 2021 – 10 h 52 min 39 s UTC
Nouvelle Lune.

La série de saros de cette éclipse

Le saros est une période de récurrence des éclipses de 6 585,32 jours correspondant à 223 révolutions synodiques moyennes de la Lune, à 242 révolutions draconitiques moyennes et à 239 révolutions anomalistiques moyennes 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, en première approximation, comporte 77 éclipses successives. Cette série commence avec l’éclipse partielle du 12 octobre 1624 et se termine par l’éclipse partielle du 22 janvier 2995 (il y a peut-être une dernière éclipse partielle le 2 février 3013). Elle se compose de 21 éclipses partielles, suivies de 40 éclipses annulaires et se termine avec 16 éclipses partielles. Ce sont toutes des éclipses au nœud ascendant de la Lune, donc les éclipses successives de la série vont parcourir la surface du globe terrestre du nord au sud.

L’éclipse du 10 juin 2021 est la vingt-troisième de la série longue et est donc bien sur l’hémisphère nord. C’est la seconde éclipse annulaire, sa durée est donc relativement brève. On remarque que la totalité des éclipses centrales est formée par des éclipses annulaires, donc qui ont lieu au voisinage du passage de la Lune à son apogée.

Le solstice d’été est l’instant auquel la longitude géocentrique apparente du centre du Soleil est égale à 90°. À cet instant, l’ascension droite géocentrique apparente du centre du Soleil est égale à 6 h et sa déclinaison géocentrique apparente est maximale.

Ce jour, dans l’hémisphère nord, en dehors de la zone intertropicale, la culmination du Soleil à son passage au méridien est maximale. Inversement, dans l’hémisphère sud, en dehors de la zone intertropicale, la culmination du Soleil à son passage au méridien est minimale. Dans la zone intertropicale, les jours de culminations extrêmes du Soleil ne correspondent pas aux solstices. Le jour du solstice d’été, le centre du Soleil passe au méridien au plus près du zénith pour les lieux qui se trouvent sur le tropique du Cancer. En fait, n’étant pas ponctuel, le Soleil recouvre le zénith à son passage au méridien durant plusieurs jours (du 13 juin au 29 juin environ pour un lieu de latitude 23° 26′).

Si l’on néglige les variations de la réfraction de l’atmosphère terrestre, c’est aussi le jour de l’année auquel sont extrêmes l’amplitude ortive (arc de cercle mesuré sur l’horizon entre la direction du point cardinal est et celle de la position d’une étoile, ici le Soleil, à son lever) et l’amplitude occase (arc de cercle mesuré sur l’horizon entre la direction du point cardinal ouest et celle de la position d’une étoile, ici le Soleil, à son coucher). C’est là l’origine du terme solstice, qui vient du latin solstitium (de sol qui signifie « Soleil » et sistere qui signifie « s’arrêter, retenir »). Par conséquent, c’est également le jour auquel, pour un lieu donné de l’hémisphère nord, la durée du jour est maximale.

Notre calendrier (le calendrier grégorien) est construit de manière à rester proche d’une date fixe pour le début des saisons. La date du solstice d’été en 2021 est le lundi 21 juin à 3 h 32 min 11,1 s UTC et à 5 h 32 min 11,1 s en Temps légal français (UTC + 2 h).

Dans le calendrier grégorien créé en 1582, le solstice d’été peut survenir le 19, 20, 21 ou 22 juin. Il est survenu le 20 juin en 1896 et est à nouveau tombé à cette date en 2008. Il est survenu le 22 juin en 1975 et tombera à nouveau à cette date en 2203, 2207, 2211, 2215 et 2302. Le solstice d’été tombera un 19 juin en 2488 et ce sera la première fois depuis la création du calendrier grégorien.

En UTC, au xx^e siècle, les solstices d’été sont tombés exclusivement le 21 juin (64) et le 22 juin (36), alors qu’au xxi^e siècle, le solstice d’été tombera exclusivement le 20 juin (47) et le 21 juin (53).

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 XVI^e épisode : « magnétisme, sismologie, météores »

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.

Quelle information scientifique peut-on tirer des observations ?

La lettre d’information de l’IMCCE du mois dernier expliquait comment l’observation d’un phénomène d’occultation ou d’éclipse devait être réduite à une information utile. Au final, une position relative entre les deux satellites concernés était obtenue. Attention, cette position relative n’est toutefois qu’apparente, c’est-à-dire telle qu’elle est vue par un observateur terrestre. Ainsi, il ne s’agit que d’une distance angulaire entre les deux satellites sur la sphère céleste centrée sur l’observateur.

Cette information va servir à valider les modèles dynamiques du système des satellites. Une théorie du mouvement qui tient compte de toutes les influences internes ou externes est d’abord construite : elle permettra de calculer le mouvement et de prévoir les positions et les phénomènes. Les satellites seront observés, par exemple les phénomènes mutuels, et la comparaison au calcul de prédiction sera effectuée. En général, la coïncidence n’est pas parfaite et le travail de l’astronome consistera précisément à comprendre pourquoi il n’y n’a pas de coïncidence. Les raisons sont multiples : erreurs de mesure dans les observations, erreurs de raisonnement dans la théorie, erreurs de calcul… Les limites du modèle théorique sont connues, mais les erreurs commises dans le processus d’observation le sont moins bien. Il faudra chercher à collecter un grand nombre d’observations bien réparties dans le temps pour éliminer les erreurs aléatoires par des méthodes statistiques. Vu la complexité du problème, les satellites galiléens de Jupiter nécessitent d’avoir des observations sur un siècle, tandis que la construction du modèle peut prendre des années. Mais le résultat est là, la précision a régulièrement augmenté depuis la découverte de Galilée (voir table jointe) et nous sommes aujourd’hui capables de prévoir plusieurs années à l’avance la position des satellites avec une précision de quelques dizaines de kilomètres pour des objets situés à environ 700 millions de kilomètres de la Terre.

Précision comparée des différents types d’observation (meilleures valeurs). Cette précision est en kilomètres pour les phénomènes et en mas pour les mesures astrométriques.

Type d’observation	en mas	en km
Éclipses par Jupiter	150	450
Plaques photographiques	100	300
Instrument méridien	60	200
Plaques numérisées avec Gaia	30	100
Observations CCD avec Gaia	30	100
Phénomènes mutuels	20	60

C’est pourtant nécessaire afin de piloter une sonde spatiale et surtout économiser son carburant. La qualité des observations est donc primordiale, la précision de calcul dépendant de la précision des observations. Les observations des phénomènes mutuels étant particulièrement précises, cela justifie la campagne d’observation actuelle dans le cadre de la préparation des missions Europa Clipper (NASA) vers le satellite Europe et JUICE (ESA) vers Callisto, Europe et Ganymède.

Si les missions spatiales peuvent nous apprendre beaucoup de choses sur les satellites, les observations au sol, même les observations astrométriques, peuvent nous en dire beaucoup sur ces corps, et par exemple répondre à une question que se posent les astronomes depuis plus d’un siècle : les satellites de Jupiter accélèrent-ils dans leur mouvement orbital ? A priori, dans une modélisation orbitale simple fondée sur les attractions gravitationnelles, il n’y a pas d’accélération. Sauf si, comme dans le cas de la Lune, il y a des marées levées soit par la planète sur les satellites (qui se rapprocheraient alors peu à peu de Jupiter), soit par les satellites sur la planète (ils s’en éloigneraient comme la Lune de la Terre). Pour détecter cette accélération éventuelle, un modèle sans accélération est utilisé et une comparaison aux observations est effectuée. Un écart qui augmenterait régulièrement serait la preuve de l’existence d’une accélération.

Ce n’est qu’en 2009 (Lainey et al. 2009) que l’on réussit à mettre en évidence une accélération : Io se rapprocherait de Jupiter ! Ce qui signifie que Jupiter lève des marées sur Io. Effectivement, la détection de volcans actifs sur Io semble confirmer cette hypothèse, et, mieux, la mesure du flux de chaleur émis par Io correspond exactement à l’énergie dissipée par les marées qui provoquent l’accélération, Io étant ainsi en équilibre thermique. De cette manière sont obtenues, grâce aux observations astrométriques au sol, des contraintes fortes sur la physique du système, sur l’évolution des volcans de Io, mais aussi sur l’existence d’océans liquides sous la glace d’Europe.

Le journal des observations

Le nombre d’observations réalisées augmente peu à peu. Bien entendu, l’hémisphère sud est avantagé, mais la météorologie est assez favorable en Europe. Ainsi, le nombre et la répartition des observations sont comme suit :

Ce tableau de résultats a été mis à jour au 24 mai dernier. On remarque que lorsque le beau temps a lieu sur l’Europe, on obtient un grand nombre d’observations en raison du plus grand nombre d’observateurs. L’existence d’observateurs situés sur des longitudes plus éloignées permet d’obtenir des observations pour des phénomènes différents.

Phénomènes	Chili	France	Espagne	Russie	USA	Australie	Nouvelle Zélande	Total
28/02 4O2 2h28	X							1
16/03 2E1 4h58		X						1
28/03 1O2 4h38		XX						2
11/04 1E4 4h53					X			1
12/04 1E4 4h29		XX						2
19/04 4E3 18h39						X		1
25/04 1E2 12h08					X			1
29/04 1E2 1h15				X				1
29/04 3E4 12h19					X			1
29/04 3E2 16h44						X	X	2
06/05 1E2 3h28		XX	XXX					5
14/05 3E1 3h48		XX						2
16/05 3E2 18h51						X		1
18/05 2E3 12h25					X			1
Total par pays	1	9	3	1	4	3	1	22

Stéphane Mazevet est chercheur à l’IMCCE et responsable du programme OCAV (Origine et Conditions d’Apparition de la Vie) au sein de PSL (Université Paris Sciences et Lettres). Il vient de publier un livre aux éditions Odile Jacob qui rassemble les réflexions issues des cinq années d’expérience au sein du programme OCAV.

Sommes-nous seuls ? Y a-t-il dans l’Univers d’autres formes de vie que la nôtre ? La Terre est-elle une planète unique ? Ces questions ont longtemps été cantonnées au domaine spéculatif ou à la science-fiction. Elles reviennent aujourd’hui au-devant de l’agenda scientifique, aussi bien pour les astronomes avec la découverte des planètes extrasolaires que pour les biologistes et les chimistes avec le décodage du vivant, et même pour les historiens des sciences avec l’évolution de nos perspectives sur ces questions.

Le mot de l’auteur

« J’ai tenté dans cet ouvrage à destination du grand public de brosser le panorama des différentes perspectives qui alimentent ces questions. S’éloignant de fait de la rigueur d’un traité scientifique, l’objectif de ce livre est aussi de partager ce que j’ai appris sur ces questions au sein de cet environnement interdisciplinaire des plus stimulants créé avec le projet PSL Origines et Conditions d’Apparition de la Vie. »