Grand Oral du Bac: Les éclipse

« Une éclipse est certainement un des phénomènes célestes les plus spectaculaires qu'il soit possible d'observer à l'œil nu.

Ce spectacle, qui met en jeu le Soleil et la Lune, les deux astres les plus brillants du ciel pour les terriens , est simple à décrire : une éclipse de Lune correspond au passage de la Lune derrière la Terre , c'est-à -dire dans l'ombre de la Terre et une éclipse de Soleil au passage de la Lune devant le Soleil.

En revanche , il est plus difficile d'expliquer le mécanisme des éclipses et de les prévoir.

de la Lune, indispensables au calcul des éclipses .

De nos jours , le calcul des éclipses fait appel à des théories très pointues .

En France , l'Institut de mécanique céleste et de calcul des éphémérides (IMCCE) est chargé de ces calculs .

Les éclipses sont également annoncées dans des ouvrages appelés canons d 'éclipses .

Celui par exemple d'Hermann Mucke et Jean Meeus contient toutes les éclipses entre les années -2003 et +2056.

MOUVEMENTS ET DIAMÈTRES APPARENTS La Terre tourne autour du Soleil en 365 jours environ.

Le plan de l'orbite de la Terre autour du Soleil est appelé plan de l'écliptique .

Ce plan tire son nom du fait que c'est 1------------ -i lorsque la Lune se trouve dans son CROYANCES ET THÉORIES Les hommes ont longtemps attribué aux éclipses une origine divine , voire démoniaque .

Ainsi , en Asie , on accusait un dragon de dévorer le Soleil ou la Lune .

Ailleurs , on faisait du bruit pour faire fuir les démons au moment de la totalité.

Les Babyloniens étaient capables , à partir de leurs tables d 'éphémérides , de prédire la possibilité ou l'impossibilité d 'une éclipse , mais ils étaient parfaitement incapables de déterminer les régions de visibilité d'une éclipse.

Les premiers qui ont expliqué l'origine des éclipses sont les grecs .

Tha lès de Milet (VI' siècle av.

J.-C) aurait expliqué que les éclipses de Soleil étaient provoquées par le passage de la Lune devant le Soleil.

Peu à peu, les explications vont se préciser .

Claude Ptolémée (11' siècle) , livre aux astronomes des théories satisfaisantes du mouvement apparent du Soleil et du mouvement voisinage que les éclipses se produisent.

L'orbite de la Terre est légèrement elliptique , et la distance de la Terre au Soleil n 'est pas fixe.

Au périhélie (vers le 4 ou 5 janvier) , elle est minimale .

Le Terre est alors à quelques 147 millions de kilomètres du Soleil.

A l'aphélie (vers le 5 juillet), elle est maximale et voisine de 152 millions de kilomètres .

La variation de la distance Terre-Soleil a pour conséquence une modification de la taille apparente du Soleil dans le ciel.

Au périhélie , le diamètre apparent du Soleil est de 32, 5 ' (minutes d'angle) .

A l'aphélie , celui­ ci n'est plus que de 31,5 '.

La Lune tourne autour de la Terre en 27,32 jours .

Sa trajectoire est également elliptique .

Au périgée elle passe à 365 000 kilomètres de la Terre et à l 'apogée à 407 ooo kilomètres .

Le diamètre apparent de la Lune varie en conséquence de 33, 5 ' à 29,3'.

On remarque que le diamètre apparent moyen du Soleil est voisin du diamètre apparent moyen de la Lune.

Comment la Lune peut-elle avoir , vue depuis la Terre , la même taille que le Soleil , alors que ce dernier est bien plus gigantesque? Par un heureux hasard , la Lune est environ 400 fois plus proche de la Terre que le Soleil.

Il se trouve qu'elle est aussi environ 400 fois plus petite que le Soleil.

Ainsi , les deux astres nous apparaissent avec la même taille.

LES PHASES DE LA LUNE Lorsque la Lune tourne autour de la Terre, elle change de position par rapport au Soleil.

Un observateur terrestre voit au cours du temps une fraction plus ou moins grande de la partie éclairée de notre satellite .

Si la Lune se trouve dans la direction du Soleil, la partie « nuit » de la Lune est tournée vers la Terre .

L'observateur terrestre ne voit rien : c'est la nouvelle lune ou lune noire.

Au fur et à mesure que la Lune s'écarte angulairement du Soleil , sa phase augmente : croissant du soir, premier quartier, gibbeuse croissante .

Quand la Lune se trouve à l'opposé du Soleil , c 'est la pleine Lune .

L'observateur terrestre voit alors l'intégralité de la partie "jour >> de la Lune .

Ensuite , la Lune se rapproche angulairement du Soleil : gibbeuse décroissante, dernier quartier, croissant du matin.

Puis de nouveau c'est la nouvelle Lune .

Un cycle entier de phase de la Lune , appelé lunaison , dure 29,53 jours.

Ce cycle est à la base de la durée du mois dans les calendriers .

Avant tout il ne faut pas oublier qu'une éclipse, quelle qu'elle soit, est une histoire d 'absence de lumière .

Le Soleil, qui est une étoile , est capable d'émettre de la lumière .

Cette lumière éclaire la Terre et la Lune.

Tous les corps qui ne sont pas 1------------....l-------------:1 sources de lumière, comme la Terre C6nes d'ombre et de pénombre Soleil c6ne de pénombre dela Lune c6ne d'ombre dela Lune c6ne de pénombre de la Terre et la Lune , génèrent une zone d'ombre dans la direction opposée au Soleil.

Cette région , qui a la forme d'un cône , est appelée cône d'ombre .

Pour la Terre , ce cône s'étend sur près de 1400000 kilomètres .

Tout objet situé dans cette partie de l'espace se retrouve dans l'obscurité: la Terre masquant le Soleil, aucune lumière ne peut parvenir à l'objet.

Pour la Lune , la situation est la même : son cône d 'ombre s'étend sur 58 rayons terrestres environ, soit 370 ooo kilomètres.

Autour des cônes d'ombre de la Terre et de la Lune , il existe un cône de pénombre .

Un observateur qui serait situé dans cette région ne verrait qu'une fraction du Soleil.

DEUX CONDITIONS NÉCESSAIRES Une éclipse de Soleil ou de Lune ne peut avoir lieu que si deux conditions sont réunies .

La première concerne la phase de la Lune , la seconde la position de la Lune sur son orbite .

COND ITION SUR LA PHASE DE LA LUNE Une éclipse de Soleil ne peut avoir lieu que si la Lune passe devant le Soleil.

Cela signifie qu'une éclipse de Soleil a toujours lieu lors d 'une nouvelle Lune .

Une éclipse de Lune ne peut avoir lieu que si la Lune est située dans la direction opposée au Soleil.

Une éclipse de Lune a donc toujours lieu lors d'une pleine Lune .

CONDITION SUR LA POSITION D E LA LUN E SUR SDN ORBI TE Cette condition sur la phase de la Lune n'est ni pour les éclipses de Soleil, ni pour les éclipses de Lune , suffisante .

Il faut ajouter une seconde condition .

Si le plan de l'orbite de la Lune était confondu avec celui de l'écliptique , alors il y aurait une éclipse de Lune à chaque nouvelle Lune et une éclipse de Lune à chaque pleine Lune.

Mais l'orbite de la Lune est inclinée de 5° environ par rapport au plan de l'écliptique.

Il coupe ce plan en deux points : le nœud ascendant quand la Lune passe du dessous au dessus du plan de l'écliptique et le nœud descendant quand elle passe du de ssu s au dessous .

La Lune passe par un même nœud tous les 27 jours , de sorte qu'un passage au nœud à lieu tous les 13,5 jours.

Il n 'y a pas d 'éclipse à chaque passage de la Lune à un nœud .

La plupart du temps , la condition sur la phase de la Lune n'est pas remplie .

Pour que la Lune s'intercale entre la Terre et le Soleil , il faut simultanément que les deux conditions soient réunies .

Cela est le cas deux fois par an, lorsque le Soleil est lui aussi au voisinage des nœuds.

Il y a donc deux saisons d'éclipses chaque année .

NOMBRE ANNUEL D'ÉCLIPSES Les éclipses vont toujours par deux .

Lorsque toutes les conditions nécessaires sont réunies, il y a obligatoirement une éclipse de Lune et une éclipse de Soleil.

Parfois même, trois éclipses se succèdent : une de Soleil et deux de Lune ou deux de Soleil et une de Lune.

Ainsi, chaque année , il se produit au moins quatre éclipses, dont deux de Soleil et deux de Lune .

Le nombre maximum d'éclipses sur une année ne peut dépasser sept.

Il existe une périodicité des éclipses qui s'étend sur 223lunaisons ou 18 ans et 11 jours.

D'une période à une autre, le nombre d'éclipses est en moyenne identique.

Un cycle compte en moyenne 84 éclipses : 42 de Soleil (14 partielles, 28 centrales) et 42 de Lune (14 partielles, 28 centrales) .

Il existe des cycles dits pauvres qui ne contiennent que 78 éclipses et des cycles riches de 94 éclipses .

Ce cycle de 223 lunaisons est souvent désigné sous le nom de cycle du Saros .

LES ÉCLIPSES DE SOLEIL LES DIFF ÉRENTS TYPES D'ÉCLIPSES DU SOLEI L Comme il existe des occultations d'étoiles ou de planètes par la Lune, il en existe pour le Soleil.

Désignées sous l'appellation d'éclipses de Soleil , ces occultations du Soleil par la Lune constituent les quelques rares rendez-vous astronomiques diurnes.

Il existe plusieurs types d'éclipses de Soleil.

Éclipses partielle s Lorsque seul le cône de pénombre de la Lune intercepte la surface de la Terre , l'éclipse est dite portiel/e .

Une fraction seulement du disque solaire est masquée par la Lune.

Éclipse s 'entra le s Si le cône d 'ombre de la Lune intercepte la surface de la Terre , alors l'éclipse est centrale .

Il existe trois types d'éclipses centrales: • L'éclipse totale : le diamètre apparent de la Lune est suffisamment grand pour masquer entièrement le Soleil • L'édipse annulaire : le diamètre apparent de la Lune est plus petit que celui du Soleil.

Il subsiste alors au cours de l'éclipse un anneau solaire .

• l'éclipse mixte ou totale-annulaire : Si c'est le sommet du cône d'ombre de la Lune qui intercepte la surface de la Terre, alors au début et à la fin l'éclipse est annulaire.

Au maximum, l'éclipse est totale.

74minutes Grâce ou Concorde , quelques astronomes ont pu assister, le 30 juin 1973 , à une éclipse totale de Soleil d 'une durée extraordinaire .

L ' avion a réussi à suivre l'ombre de la Lune pendant 74mmute s.

7 min JO s Durée maximale d 'une éclipse totale de Soleil.

12 minJOs Durée maximale d'une éclipse annulaire de Soleil .

262km Largeur maxima/ede /abonde de centrolité .

2081 Année dela r~~~:~;~:,:w!~ Fronce .

De4à 7 Nombre d 'éclipse s par on.

173,31 jours Intervalle entre deux saisons d'éclipses .

en 3784. »