Le terme d’alignement peut être source de grande confusion, même de détournement à des fins astrologiques, voire apocalyptiques. Un alignement signifie le fait d’être aligné, donc situé sur une même ligne : c’est une tautologie, mais qui n’est pas inutile à rappeler.

Lorsque l’alignement de planètes est évoqué, il peut se présenter à l’esprit l’image évocatrice des planètes du Système solaire rangées en rang d’oignon le long d’une ligne qui partirait du Soleil. Ce ne sera pas le cas.

Par conséquent, vis-à-vis de quoi les planètes seront-elles alignées, si tant est que l’on puisse parler d’alignement ?

Les planètes, ainsi que la Lune, évoluent toutes dans une bande étroite du ciel – le zodiaque – dont la ligne centrale est un grand cercle, l’écliptique, qui fait le tour du ciel. Ceci est le point de vue d’un terrien. Dans l’espace, ce grand cercle est en réalité un plan – le plan de l’écliptique – vis-à-vis duquel les planètes et la Lune, dans leur mouvement autour du Soleil, restent très proches. Les positions des planètes depuis le centre de la Terre sont repérées par leur longitude et leur latitude géocentrique écliptique, tout comme l’on repère un point à la surface de la sphère terrestre. Il se trouve qu’en juin, durant une dizaine de jours, l’ensemble des planètes – hormis la Terre bien évidemment – et la Lune seront confinées dans une bande étroite de l’écliptique, dont l’étendue en longitude sera de 104°. Le resserrement maximal en longitude écliptique se produira le 22 juin. Les latitudes écliptiques des planètes, bien que très petites, ne seront pas nulles, elles seront donc situées de part et d’autre de l’écliptique. Ainsi, nous ne pouvons même pas parler d’un alignement des planètes le long de l’écliptique. Cependant, le caractère exceptionnel du phénomène est donné par cette concentration des planètes et de la Lune dans une même région du ciel. Il serait ainsi plus approprié de parler de grand confinement des planètes et non de leur grand alignement.

Depuis notre position – en un lieu quelconque sur la Terre – nous aurons l’occasion de voir entre le 14 et le 27 juin un regroupement dans le ciel de 8 objets du Système solaire : la Lune et les 7 autres planètes, toutes rangées du côté ouest du Soleil. Il sera ainsi possible de les apercevoir toutes simultanément juste avant le lever du Soleil. L’observation des planètes les plus brillantes – Vénus, Jupiter, Saturne et Mars – ne présentera aucune difficulté particulière. Il n’en sera pas de même pour les autres planètes, d’éclat plus faible, dont la proximité avec le Soleil exigera l’usage d’une aide optique. Par ordre d’apparition dans le ciel nocturne, nous aurons : Saturne, Neptune, Jupiter, la Lune, Mars, Uranus, Vénus et Mercure, la dernière planète à se lever juste avant le Soleil.

Vues depuis l’espace, les positions des planètes sur leur orbite se regroupent dans un secteur angulaire d’ouverture 104° s’appuyant sur la Terre, comme le montre la figure ci‑dessous.

• Les arcs d’orbite correspondent aux déplacements planétaires sur une durée de 200 jours.
• Les planètes Neptune et Uranus ne sont pas représentées, car elles sont 20 et 30 fois plus éloignées du Soleil que ne l’est la Terre, ce qui rendrait illisible la visualisation. Toutefois, elles se situent bien à l’intérieur de ce secteur angulaire.

Il apparait ainsi clairement qu’il n’y a aucun alignement physique des planètes, quel que soit le point de vue que l’on adopte, mais juste un regroupement angulaire apparent qui n’en demeure pas moins rare.

Ce type de regroupement est très rare. La liste suivante donne les grands regroupements planétaires depuis le début de notre ère avec l’amplitude angulaire sur l’écliptique. Les prochains rapprochements se produiront le 1^er décembre 2124, puis le 21 février 2161. Le dernier remonte au 28 janvier 1984. On en dénombre 35 dont l’étalement sur l’écliptique ne dépasse pas 110°, soit en moyenne un tous les 30 ans. Le regroupement le plus serré a eu lieu le 17 juillet 451.

• 17 juillet 451 : 53,757°
• 24 août 1305 : 56,366°
• 24 mai 947 : 58,381°
• 27 décembre 1666 : 61,128°
• 28 janvier 1984 : 68,355°
• 15 décembre 629 : 70,126°
• 11 février 489 : 79,408°
• 22 février 2161 : 82,107°
• 23 juillet 806 : 83,259°
• 20 août 133 : 87,053°
• 6 janvier 807 : 88,244°
• 20 octobre 1164 : 93,212°
• 30 mai 1126 : 94,262°
• 5 janvier 1130 : 94,845°
• 25 mars 670 : 97,795°
• 15 novembre 1302 : 98,107°
• 1 décembre 2124 : 99,738°
• 31 mars 1267 : 99,884°
• 5 décembre 1997 : 100,773°
• 27 septembre 1487 : 101,701°
• 12 janvier 630 : 102,327°
• 9 novembre 947 : 102,577°
• 28 juin 453 : 102,952°
• 30 juillet477 : 103,140°
• 22 juin 2022 : 103,248°
• 24 août 312 : 103,438°
• 27 mars 1843 : 104,470°
• 3 juillet 808 : 105,381°
• 29 décembre 1801 : 105,874°
• 7 mars 489 : 107,030°
• 6 mars 1309 : 107,141°
• 28 septembre 1164 : 107,535°
• 15 octobre 271 : 108,477°
• 3 août 1628 : 109,001°
• 17 août 591 : 109,869°

Cependant, ce n’est qu’une moyenne, car la figure suivante montre de longues périodes d’absence totale de regroupements planétaires sur des périodes de plus de cinquante ans.

Notre satellite naturel, la Lune, positionnée entre Jupiter et Saturne, prendra part à l’événement pour la photo de famille en arborant un joli dernier quartier le 21 juin. Et pour ceux qui pourraient trouver l’événement fade et banal, ils n’auront qu’à s’équiper d’un petit télescope qui leur permettra d’ajouter au spectacle Uranus et Neptune, elles aussi dans le ciel. Et pour ceux qui considéreraient que tout cela manque d’une petite touche stellaire, ils seront ravis de découvrir que Vénus est accompagnée par le superbe amas des Pléiades, à peine quelques degrés plus au nord !

Qui verra-t-on ?

Quasiment tout le Système solaire visible à l’œil nu depuis l’Antiquité (et même avant !).

En partant de l’horizon, on démarrera avec la deuxième planète intérieure, Vénus, dont l’orbite est située entre celles de Mercure et de la Terre. Rappelons que Mercure et Vénus font partie, avec la Terre et Mars, des quatre planètes telluriques, c’est-à-dire rocheuses. Vénus est la sœur jumelle de la Terre en taille. C’est aussi l’astre qu’on appelle l’étoile du Berger, le terme d’étoile étant trompeur, impropre, puisque Vénus n’est pas une étoile, mais bien une planète. C’est aussi l’astre le plus brillant du ciel après le Soleil et la Lune. Mars, la planète rouge, est deux fois plus petite que la Terre en diamètre. Elle doit sa couleur orangée à la présence d’oxyde de fer (de la rouille) en grande quantité à sa surface. Avec un diamètre 11 fois supérieur à celui de la Terre, Jupiter est la plus grosse planète du Système solaire. Elle ouvre le bal des quatre planètes gazeuses. C’est un objet passionnant à observer, même avec un petit télescope d’amateur grâce auquel on peut distinguer des détails très changeants. Elle est accompagnée par quatre très gros satellites déjà accessibles avec des jumelles, satellites qui sont visibles comme de petites étoiles assez proches du disque jovien. Enfin, Saturne, située à 1,4 milliard de kilomètres du Soleil, ferme le bal des planètes visible à l’œil nu. Elle est entourée d’un gigantesque nuage aplati de débris de glace et de cailloux visible sous la forme de ce magnifique anneau qui lui donne son aspect si caractéristique. Cet anneau est déjà visible avec une simple petite lunette astronomique.

Que verra-t-on ?

On parlera d’un rapprochement plus que d’une conjonction, puisque le phénomène occupera une large bande de ciel qui ira du point cardinal est jusqu’au méridien nord-sud. En d’autres termes, il faudra balayer du regard le ciel au-dessus des horizons est et sud, soit un quart du ciel.

Point besoin de jumelles pour distinguer Vénus qui brillera d’une belle couleur blanche à une magnitude de − 3,88. Mars sera elle aussi facile à localiser grâce à sa belle couleur orangée et son éclat de − 1,52. Jupiter sera elle aussi facile à localiser en haut à gauche (le 21 juin seulement) de la Lune. Enfin, visible vers le sud-est, Saturne clôturera ce magnifique spectacle sous la forme d’une étoile de magnitude 0,9 de couleur jaune foncé. Étant donné la configuration, et l’écartement entre les planètes, la scène se savourera essentiellement à l’œil nu.

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 se trouvant 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′).

C’est aussi le jour de l’année auquel, si l’on néglige les variations de la réfraction de l’atmosphère terrestre, l’amplitude ortive et l’amplitude occase sont extrêmes. C’est l’origine du terme « solstice » venant du latin solstitium (de sol « soleil » et sistere « s’arrêter, retenir »). Ce qui implique que 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 2022 est le mardi 21 juin à 9 h 13 min 52,3 s UTC et à 11 h 13 min 52,3 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 un 20 juin en 1896 et est tombé de nouveau à cette date en 2008. Il est survenu un 22 juin en 1975 et tombera de nouveau à cette date en 2203, 2207, 2211 et 2215 puis en 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 solstice 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).

Lire le XXVII^e épisode : « La Connaissance des temps, hier, aujourd’hui et demain »

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.

Ce problème sera résolu dans une première approximation par Laplace et Lagrange à la fin du XVIII^e siècle. Laplace montre que la taille des orbites planétaires est invariante en moyenne. Lagrange introduit le formalisme qui lui permet de calculer leur évolution à long terme. Les ellipses planétaires tournent lentement dans le plan et dans l’espace, avec des variations de leur excentricité et de leur inclinaison notables, mais qui ne permettent pas les collisions planétaires. Le système est stable et prédictible sur un temps infini. Ce triomphe est de courte durée, car à la fin du XIX^e siècle, Henri Poincaré démontre que le problème des trois corps n’est pas intégrable. Il met en évidence les zones que l’on appelle maintenant « chaotiques », dans lesquelles les orbites peuvent présenter une très grande sensibilité aux conditions initiales. Après Poincaré, les mathématiciens et les astronomes ont poursuivi leur quête de stabilité pour le Système solaire. Le célèbre théorème KAM (Kolmogorov, Arnold, Moser) montre qu’en dépit des zones d’instabilité mises en évidence par Poincaré, il subsiste un grand nombre de solutions régulières pourvu que les masses planétaires soient assez petites. L’application de ce résultat au mouvement des planètes par Vladimir Arnold en 1963 sera à nouveau considérée comme une preuve de la stabilité du Système solaire, même si Michel Hénon fait alors remarquer que son application exige des masses planétaires bien inférieures à la masse de l’électron.

Il y a plus de trente ans, en utilisant des méthodes de calcul formel sur ordinateur couplées à des intégrations numériques, Jacques Laskar (Institut de mécanique céleste et de calcul des éphémérides (IMCCE), CNRS, Observatoire de Paris, Université Paris Sciences et Lettres) montrait que le mouvement des planètes dans le Système solaire est chaotique et non pas régulier, comme cela était largement supposé jusqu’alors. Une des premières conséquences est l’impossibilité de prédire le mouvement des planètes du Système solaire sur une durée de plus de 60 millions d’années (Ma). L’incertitude sur les trajectoires des orbites planétaires diverge de manière exponentielle avec un temps caractéristique de 5 Ma. En d’autres termes, cette incertitude est multipliée par 10 tous les 10 Ma. Ceci limite les possibilités de calculer les variations de l’insolation à la surface de la Terre résultant des variations de l’orbite terrestre, elles-mêmes dues aux perturbations des autres planètes. Ceci limite alors aussi la possibilité d’établir des échelles de temps géologiques basées sur la corrélation entre les séries sédimentaires qui témoignent des variations climatiques du passé et les calculs d’insolation de la mécanique céleste. Sur des durées plus longues de l’ordre de l’âge du Système solaire, les planètes peuvent même entrer en collision, entre elles ou avec le Soleil, avec, pour Mercure, une probabilité de collision de l’ordre de 1 %.

Ces résultats sont maintenant bien acceptés, mais l’origine de ce mouvement chaotique restait source de controverses. J. Laskar avait mis en évidence un rôle majeur joué par deux résonances entre les mouvements de précession des orbites planétaires. L’une faisant intervenir les modes associés aux planètes Mercure, Vénus, Jupiter ((g1-g5)-(s1-s2)) et une autre liée à la Terre et Mars (2(g4-g3)-(s4-s3)). Cette dernière avait été contestée par des chercheurs américains lorsque ceux-ci avaient reproduit les résultats de J. Laskar grâce à des calculs numériques sur ordinateurs. Depuis, ces doutes ont été repris dans la littérature scientifique jusque très récemment. En revanche, personne n’a jusqu’à présent reproduit les calculs analytiques ayant conduit à la découverte du mouvement chaotique des planètes.

Pour mettre fin à cette controverse, Federico Mogavero et J. Laskar ont utilisé le logiciel de calcul formel TRIP (www.imcce.fr/trip) développé depuis trente ans au sein de l’équipe de l’IMCCE, pour conduire une étude systématique de toutes les résonances présentes dans le Système solaire interne. Ces calculs qui viennent d’être publiés comme Lettre dans la revue Astronomy & Astrophysics font intervenir des développements de plusieurs millions de termes analytiques. Après analyse, ces termes sont classés par amplitude décroissante. Parmi les tout premiers, on retrouve bien les résonances découvertes il y a trente ans par J. Laskar. En même temps, un réseau multidimensionnel de nouvelles résonances, couplant fortement les planètes internes, est révélé. Les chercheurs montrent que la prise en compte des résonances les plus importantes de ce réseau permet de rendre compte du temps caractéristique de divergence exponentielle des orbites planétaires de 5 Ma. L’application du calcul formel à la base de cette étude a donc permis de s’affranchir de la grande complexité de la dynamique des planètes, en révélant l’enchevêtrement de résonances qui est la source du comportement chaotique de leurs orbites.

Dans une étude jointe portant sur plus de 100 000 solutions, l’équipe de l’IMCCE confirme aussi que la probabilité de collision de Mercure sur 5 milliards d’années (Ga) est bien de l’ordre de 1 %. Cette probabilité atteint plus de 90 % si ces calculs sont prolongés sur 100 Ga, en oubliant que l’espérance de vie du soleil n’est sans doute que de 5 Ga.

Contacts chercheurs

• Jacques Laskar (IMCCE/Observatoire de Paris – PSL),
  Jacques.Laskar@observatoiredeparis.psl.eu
• Federico Mogavero (IMCCE/Observatoire de Paris – PSL),
  Federico.Mogavero@observatoiredeparis.psl.eu

Nous avons décidé la veille de maintenir l’observation, car la météo prévoyait un ciel dégagé pour la nuit, après un épisode de pluie. Dans le doute, nous avons continué à suivre la météo, et confiants, voyant le ciel dégagé, nous nous sommes décidés pour de bon à 1 h.

Le toit de l’Observatoire nous a accueillis à 2 h avec un bel orage. Comme tous les observateurs en astronomie, nous sommes rodés aux changements de météo nocturne, et même si nous étions nettement moins confiants, nous avons quand même installé le matériel : une lunette sur monture équatoriale avec caméra CCD pour l’autoguidage et un APN plein format avec téléobjectif de 600 mm installé en parallèle sur la lunette.

Matériel

• Monture Skywatcher AZ-EQ6
• Lunette Vixen FL80S
• Camera de guidage

Prise de vue

• Nikon D780
• Tamron SP 150-600 @600 mm
• 800 ISO, F/8, 3 s
• 5 h 29 min (Temps légal français)

Avant le commencement de l’éclipse, le ciel était suffisamment dégagé pour que nous puissions voir la Lune et configurer le matériel. Tout se passait donc à peu près bien. Mais c’était sans compter sur les nuages qui sont venus masquer la Lune à peine 20 min avant le début de l’éclipse !

La principale aptitude requise pour un observateur en astronomie est très certainement la patience. Nous en avons fait usage. À 4 h, un autre collègue nous a rejoints. La Lune n’était toujours pas visible. Nous avons hésité à partir. Mais à 5 h 29, nos regards toujours en alerte – au cas où – ont enfin pu apercevoir la totalité entre deux nuages pendant 1 minute ! La photo a été prise à ce moment-là. La lune était, comme nous l’avions annoncé, teintée de rouge cuivré, peu intense dans nos circonstances locales. C’était donc tout compte fait, pour nous, une observation réussie.

Ces phénomènes, aussi communs soient-ils dans l’Univers (un corps qui passe devant un autre), gardent toute leur spectacularité même pour un instant, entre deux nuages. De plus, il faudra attendre 7 ans, le 20 décembre 2029 (https://ssp.imcce.fr/forms/lunar-eclipses/2029-12-20) pour pouvoir observer la prochaine éclipse totale de Lune depuis la France métropolitaine. Nous ne pouvions donc pas rater celle-ci !

Nous nous préparons à présent à observer l’éclipse partielle du Soleil du 25 octobre 2022 et surtout l’occultation de Mars par la Lune le 8 décembre 2022.

Si vous avez pu prendre des photos de ce phénomène, ou d’un autre, pensez à nous les envoyer !