Les distances relatives du soleil et de la lune à la Terre et leurs tailles relatives sont responsables de l'une des coïncidences les plus fortuites de l'astronomie.
Il se trouve que les disques apparents du soleil et de la lune, vus de la Terre, ont presque exactement la même taille. Cela permet à la lune de simplement couvrir le soleil lorsqu'il passe entre le soleil et la Terre, et parce que la correspondance de taille est si exacte, les gens sur Terre peuvent voir la couronne solaire. Les chances que cela se produise sont, eh bien, astronomiques.
Lorsque la lune passe devant le soleil, les habitants de la Terre subissent une éclipse, mais toutes les éclipses ne sont pas totales. Parfois, la lune ne s'aligne pas exactement avec le soleil, et au lieu d'une panne totale, les gens ne voient que la lumière du soleil s'estomper.
Et parfois, la lune est trop éloignée de la Terre dans son orbite pour couvrir complètement le soleil, même lorsqu'elle passe directement devant elle. C'est une éclipse annulaire. Ce serait une éclipse solaire totale si la lune était plus proche.
C'est la saison... pour une éclipse
Les éclipses solaires se produisent pendant les nouvelles lunes. Inversement, une éclipse lunaire se produit lorsque la lune est pleine et que la Terre se déplace entre elle et le soleil.
Si l'orbite de la lune était sur le même plan que l'orbite de la Terre autour du soleil, nous verrions une éclipse solaire et lunaire tous les mois, mais ce n'est pas le cas. Le plan de l'orbite lunaire est incliné de 5,1 degrés par rapport au plan de l'orbite terrestre. Cela ajoute une condition supplémentaire pour qu'une éclipse se produise. Non seulement la lune doit être nouvelle ou pleine, mais la lune doit également être suffisamment proche du plan de l'orbite terrestre pour bloquer une partie du soleil.
Chaque mois, la lune croise deux fois le plan de l'orbite terrestre, une fois sur sa trajectoire vers le sud et une autre fois deux semaines plus tard lorsqu'elle est sur sa trajectoire vers le nord. Ces croisements sont appelés nœuds, et pour qu'une éclipse se produise, le soleil doit être à moins de 17 degrés de l'un des nœuds. Cela se produit deux fois par an. Le soleil parcourt 0,99 degrés par jour, il reste donc à proximité d'un nœud pendant environ 34 jours. Cette période de 34 jours est appelée saison des éclipses.
Au cours d'une saison d'éclipse donnée, il y a une éclipse solaire et une éclipse lunaire. Cependant, une saison d'éclipse dure plus d'un mois, il est donc possible que deux éclipses solaires ou deux éclipses lunaires se produisent au cours d'une même saison.
Quatre types d'éclipses solaires
Les éclipses solaires totales sont visibles le long d'un chemin assez étroit à la surface de la Terre, mais les éclipses partielles sont visibles sur une zone beaucoup plus large. Le type d'éclipse que les gens voient dépend de trois facteurs :
- La séparation du soleil du nœud de la lune.
- La distance de la Terre au soleil.
- La distance de la Lune à la Terre.
Les quatre types d'éclipses qui peuvent se produire sont les suivants :
Le total: Il s'agit de l'éclipse solaire classique au cours de laquelle la lune recouvre complètement le soleil et les spectateurs dans l'ombre de la lune peuvent voir la couronne solaire. Cela ne peut se produire que si le soleil se trouve à quelques degrés du nœud de la lune. Dans le même temps, le soleil doit être suffisamment éloigné de la Terre pour que son disque soit suffisamment petit pour être recouvert par la lune. La lune, quant à elle, doit être suffisamment proche de la Terre pour avoir un disque assez grand pour couvrir le soleil.
Partiel: Lorsqu'une saison d'éclipse se produit, mais que le soleil est loin d'un nœud à la pleine lune, certaines personnes sur Terre peuvent voir la lune ne bloquer qu'une partie du soleil. C'est une éclipse partielle. Le ciel s'assombrit légèrement car une partie du disque solaire est obscurcie.
Annulaire: Une éclipse annulaire se produit lorsque le soleil est suffisamment proche d'un nœud pour qu'une éclipse totale se produise, mais il est soit trop près de la Terre, soit la Lune est trop éloignée de la Terre pour que le disque lunaire se bloque complètement le soleil. Les téléspectateurs dans l'ombre voient le disque complet de la lune devant le soleil avec un anneau lumineux de lumière du soleil qui l'entoure.
Hybride: Une éclipse hybride est rare. Cela se produit lorsque le soleil et la lune sont positionnés pour créer une éclipse annulaire, mais lorsque l'ombre se déplace sur la face de la Terre, la Terre la courbure réduit la distance à la lune juste assez pour rendre le disque de la lune assez grand pour bloquer complètement le soleil et créer une éclipse totale pour un court instant.
Qu'est-ce qu'une éclipse annulaire ?
La Terre et la Lune ont des orbites elliptiques. Il y a une distance de près de 5 millions de kilomètres entre l'aphélie de la Terre, ou distance maximale du soleil, et son périhélie, ou distance minimale du soleil. Cela fait une différence d'environ 1 minute d'arc en taille apparente.
La différence de distance de la Lune à la Terre à l'apogée (distance maximale) et au périgée (distance minimale) est environ 50 000 kilomètres, créant une différence de taille apparente de 4 minutes d'arc, soit environ 13 pour cent de sa moyenne Taille. La lune change plus de taille relative que le soleil, elle a donc plus d'effet sur le type d'éclipse que les gens voient.
Pour qu'une éclipse soit annulaire, la lune doit apparaître plus petite que le soleil. Cela se produit certainement lorsque la Terre est à son approche la plus proche du soleil, ce qui se produit en janvier, et que la lune est à sa distance la plus éloignée.
Cependant, l'orbite de la Terre est très proche d'être circulaire, donc la taille apparente du soleil ne change pas tellement. Par conséquent, une éclipse annulaire pourrait également se produire en juillet si la lune est à son apogée. Si une éclipse se produit lorsque la lune est au périgée et apparaît comme une "super lune" lorsqu'elle est pleine, vous ne verrez certainement pas d'éclipse annulaire, quelle que soit la période de l'année.
Lorsqu'une éclipse annulaire se produit, la lune passe complètement devant le soleil, mais le soleil ne s'assombrit pas complètement. Au lieu de cela, un anneau de feu est visible autour des bords de l'ombre de la lune, et cette lumière du soleil illumine partiellement le ciel, créant une sorte de crépuscule fantomatique. Parce que le soleil est toujours visible lors d'une éclipse annulaire, regarder directement l'éclipse est encore plus dangereux que de regarder une éclipse totale.
Total vs. Éclipse annulaire
Lorsque vous voyez un diagramme d'une éclipse solaire totale, vous voyez l'ombre de la lune, ou ombre, représentée comme un cône qui se rétrécit en un point sur la surface de la Terre. La zone à l'intérieur de l'ombre a un diamètre d'environ 100 miles, et toute personne à l'intérieur voit une éclipse totale. Le mouvement combiné de la Lune et de la rotation de la Terre fait que l'ombre se déplace dans un chemin caractéristique le long de la surface de la Terre à une vitesse comprise entre 1 000 et 3 000 mph, selon latitude.
Si vous examinez un diagramme d'éclipse annulaire, vous verrez l'ombre se concentrer à une certaine distance au-dessus de la surface de la Terre. Les téléspectateurs terrestres, qui sont au-delà de ce point focal, ne sont pas plongés dans l'ombre complète comme ils le sont lors d'une éclipse totale. La lumière de l'anneau extérieur du soleil - d'où vient le nom "annulaire" - s'étend au-delà du point focal de l'ombre et illumine la région au-delà. La lumière du soleil est réduite, mais pas éteinte, créant un effet similaire à une épaisse couverture nuageuse.
Les gens peuvent être témoins de la totalité pendant pas plus de 7 minutes et demie avant que l'ombre ne se déplace vers l'est. Une fois hors de l'ombre, les téléspectateurs restent dans la pénombre, ou l'ombre partielle, pendant une période plus longue. Ce qu'ils voient dans la pénombre, c'est l'ombre de la lune qui ne bloque qu'une partie du disque solaire. En revanche, une éclipse annulaire peut durer jusqu'à 12 1/2 minutes. Le temps supplémentaire est dû à la taille apparente plus petite du disque lunaire. En raison de sa plus petite taille, il a plus de distance à parcourir dans son chemin à travers la face du soleil.
Types d'éclipses lunaires
Au cours d'une saison d'éclipse donnée, au moins une éclipse lunaire se produira deux semaines avant ou après une éclipse solaire. N'oubliez pas que les éclipses lunaires se produisent lorsque la lune est pleine - c'est-à-dire qu'elle est à l'extrémité opposée de son orbite - et que la Terre passe entre elle et le soleil. Les éclipses lunaires peuvent être partielles ou totales, mais jamais annulaires. La Terre est trop grande par rapport à la Lune pour tenir à l'intérieur du disque du Soleil, vu de la Lune.
L'ombre de la Terre mesure 1,4 million de kilomètres de long, soit plus de trois fois la distance entre la Terre et la Lune. Si vous étiez sur la lune, vous verriez la Terre bloquer le soleil, mais au lieu d'être dans l'obscurité totale, vous assisteriez à quelque chose de très étrange. Vous verriez la Terre baignée d'un anneau de lumière rouge. C'est la lumière du soleil qui est déviée par l'atmosphère terrestre. La lumière du soleil à plus haute énergie est complètement déviée, mais la lumière rouge est capable de pénétrer dans l'atmosphère et est réfractée, un peu comme la lumière passant à travers un prisme.
Cette réfraction est la raison pour laquelle les gens appellent une éclipse lunaire une lune de sang. La lumière réfractée illuminant la surface lunaire donne à la lune une couleur rouge fantomatique. Parce que le disque de la Terre est tellement plus grand que celui de la Lune, la période de totalité pendant une éclipse lunaire peut durer jusqu'à 1 heure et 40 minutes. De chaque côté de la totalité, le soleil est partiellement occlus par la Terre pendant une heure environ. Une éclipse lunaire peut durer jusqu'à six heures à partir du moment où le disque terrestre commence à cacher la lune jusqu'au moment où elle s'éloigne complètement.
Prédire les éclipses et le cycle de Saros
Les conditions à la surface de la Terre peuvent être imprévisibles, mais les mouvements de la Terre et de toutes les autres planètes ne le sont pas. Les scientifiques répertorient ces mouvements, et si votre région est sur le point de subir une éclipse solaire spectaculaire, vous le saurez des années avant l'événement réel.
Depuis l'époque mésopotamienne, les astronomes ont reconnu que les éclipses se produisent dans des cycles de 18 ans (en fait, 18 ans, 11 jours, 8 heures) appelés cycles de Saros. À la fin d'un Saros, le soleil prend la même position par rapport aux nœuds de la lune qu'il avait au début du cycle, et un nouveau cycle de Saros commence. Les éclipses de chaque cycle de Saros suivent le même schéma que le précédent, avec de petits changements dus aux perturbations orbitales et à d'autres facteurs.
Le fait que les éclipses solaires ne se produisent pas sur la même partie de la surface de la Terre à des intervalles de 18 ans est dû à la rotation de la Terre. En tenant compte de cela, les astronomes de la NASA ont créé un calendrier des éclipses bon jusqu'à l'an 3000.