Les éclipses de soleil : simulation, observation…

2- Des activités préliminaires pour le maître… et les élèves
Auteurs : Mireille Hartmann(plus d'infos)
Résumé :
Des manipulations sont proposées pour le maître. Il peut s'en inspirer pour organiser des activités en classe : utilisation d'une lampe de poche pour effectuer des simulations pour amener les enfants à diriger et anticiper les manifestations du phénomène éclipse de Soleil : 1. "Si les éclipses m'étaient contées" 2. éclipse totale de lampe 3. éclipse totale de lampe : visible en un lieu donné 4. éclipse partielle de lampe
Publication : 22 Septembre 2005
Matériel :

- lampe de bureau orientable.

Si les éclipses m'étaient contées

De nos jours, le beau spectacle d'une simple éclipse de Lune semble être autant apprécié du grand public que des astronomes. A fortiori, la vision exceptionnelle d'une éclipse total de Soleil en un lieu donné déplacera des foules d'amateurs, vu sa rareté et sa magnificence...

Mais de quoi s'agit'il au juste ? En fait, c'est très simple : pour qu'il y ait éclipse d'un astre, c'est-à-dire pour que celui-ci ait l'air de s'assombrir plus ou moins, ou même de disparaître, il faut trois acteurs qui vont jouer en quelque sorte à "cache-cache" : d'une part, une source lumineuse et d'autre part, deux objets, tous trois étant alignés de façon à ce que l'un des objets soit interposé entre l'autre et la source de lumière.

Il y a dans ce cas deux possibilités comme le montre la figure 1. Si les trois acteurs sont le Soleil, la Terre et la Lune, un observateur situé sur la Terre va assister (cas A) à une éclipse de lune : celle-ci, "cachée" derrière notre planète, n'est plus éclairée par les rayons solaires. Cas B, il assistera à une éclipse de Soleil : ce dernier, "caché" par la Lune, ou plutôt masqué directement par elle, n'est plus visible que par sa couronne. Rappelons ici que l'éclipse de Soleil est due à une remarquable coïncidence : vus depuis la Terre, les deux astres présentent un disque d'une taille à peu près identique... Pourquoi cela ? Parce que la Lune, qui en réalité a un diamètre 400 fois plus petit que le Soleil, est en même temps 400 fois plus proche de nous !


Eclipse totale de lampe

Il s'agit de vivre une " éclipse de lampe électrique " en utilisant tête et poing.

Dans une pièce assombrie, placez-vous devant une source de lumière pas trop forte figurant le Soleil (une lampe de bureau orientable fera très bien l'affaire). Votre tête représente la Terre, votre œil, un observateur situé dessus, et votre main droite, poing fermé, la Lune.

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Mettez-vous face à la lampe, qui doit être à la même hauteur que votre visage. Commencez par lever le poing un peu sur la droite et déplacez-le vers la gauche jusqu'à ce qu'il paraisse " toucher " le bord de la lampe : à ce moment là, vous ne le voyez plus éclairé, c'est donc la Nouvelle Lune. Maintenant, fermez l'œil gauche et faites passer lentement votre poing devant la lampe : dès que votre œil droit voit celle-ci complètement masquée, il est en présence d'une éclipse totale de lampe, donc de Soleil.

Peut-être apercevez-vous quand même un peu de lumière autour de votre poing : elle représente la couronne solaire qui devient visible pendant les quelques minutes (5 à 6 au maximum) que dure une éclipse totale. Si, toujours par projection, vous faites coïncider le bord de la lampe avec les articulations à la base de vos doigts repliés, vous voyez la lumière passer entre les bosses qu'elles forment : il se passe la même chose avec les montagnes de la Lune situées à la périphérie du disque, entre lesquelles apparaissent des taches de lumière très vive appelées " grains de Baily ".


Eclipse totale : visible en un lieu donné.

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Maintenant, prenez un miroir dans la main gauche (genre glace de toilette) et refaites l'éclipse totale de Soleil vue par votre œil droit. A ce moment là, regardez-vous dans le miroir : l'ombre portée de votre poing est juste sur votre œil ouvert (si elle touche l'œil gauche fermé, rectifiez sa position ou diminuez son étendue en rapprochant un peu le poing du visage). Ne bougez plus et fermez l'œil droit tout en rouvrant l'œil gauche : celui-ci aperçoit la lampe dans sa totalité et donc, ne voit rien de l'éclipse… Cela montre que, contrairement à l'éclipse de Lune, l'éclipse totale de Soleil n'est visible qu'en un lieu donné , peu étendu (ici, votre œil droit) : ce lieu correspond au point d'impact du cône d'ombre de la Lune sur la Terre, zone légèrement elliptique et de largeur variable, mais ne pouvant excéder deux cents kilomètres.


Eclipse partielle de lampe

Notre " manip " va se terminer par la simulation d'une éclipse partielle. Votre œil gauche, toujours ouvert, voit dans la glace l'ombre de votre poing couvrant votre œil droit fermé. Déplacez lentement le poing vers la gauche pour qu'il masque partiellement la lampe, et regardez dans le miroir : l'ombre du poing couvre maintenant en partie votre œil gauche, la pupille se trouvant dans la zone limitrophe, donc dans la pénombre de votre poing. Cela montre qu'un spectateur sur Terre va pouvoir assister à une éclipse partielle de Soleil s'il se trouve dans la zone de pénombre de la Lune.

La pénombre qui entoure la pointe du cône d'ombre est, contrairement à celle-ci, très vaste : son diamètre atteint en moyenne 7.000km ! Du fait que cette zone balaie une grande surface au sol en accompagnant la bande de totalité, on comprend pourquoi les éclipses partielles sont beaucoup plus fréquentes en un lieu donné que les éclipses totales,. Il arrive également que la Lune passant légèrement trop haut ou trop bas pour que la pointe du cône d'ombre puisse effleurer la Terre il n'y ait pas de bande de totalité mais seulement une grande zone de pénombre. Côté " visuel ", l'éclipse partielle est beaucoup moins spectaculaire que l'éclipse totale, surtout quand le Soleil, peu masqué par la Lune, apparaît simplement échancré. Néanmoins, nous verrons que ce phénomène permet de faire des " manips " et des observations tout à fait intéressantes.

Enfin, la trajectoire de la Terre autour du Soleil étant légèrement elliptique, il arrive que la Lune, bien que s'alignant exactement avec le Soleil et la Terre, passe un peu trop loin par devant de celle-ci : seul son cône de pénombre va toucher notre planète. Le diamètre apparent du disque lunaire sera alors légèrement inférieur à celui du Soleil dont le pourtour va rester visible sous la forme d'un anneau. Il se produira dans ce cas précis une éclipse annulaire, assez rare également : la précédente, visible en France, a eu lieu en 1912, et il faudra attendre 2059 pour voir la prochaine !

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