Les éclipses de soleil : simulation, observation…

4- Documents et témoignages pour le maître et la classe
Auteurs : Mireille Hartmann(plus d'infos)
Résumé :
Des conseils sur l'écart entre simulation et réalité, des photos de couronnes solaires et le déroulé d'une éclipse
Publication : 22 Septembre 2005

Simulations et réalité

Il convient de noter ici que le rôle des simulations de l'éclipse de Soleil est d'expliquer son mécanisme et non de l'illustrer: en effet, les taches d'ombre obtenues avec les objets-Lune ont toujours un diamètre trop important par rapport aux objets-Terre. Aussi, pour éviter que les élèves ne gardent une image non pas fausse mais disproportionnée de ce qui se passe dans la réalité, le Maître dissuadera les enfants de vouloir par exemple dessiner le globe terrestre sur le grand cercle de bristol des expériences précédentes, ou bien encore de prendre la mappemonde de la classe pour refaire la simulation avec une balle-Lune.

L'enseignant expliquera que le Soleil étant très éloigné de la Lune et celle-ci très éloignée de la Terre, l'impact du cône d'ombre lunaire n'affecte qu'une région très restreinte de notre planète : il pourra en matérialiser la taille sur la mappemonde en appuyant juste la pointe d'un feutre effaçable noir. Il montrera ensuite qu'il se passe l'inverse pour la zone de pénombre, la région concernée étant, elle, très largement étendue autour de l'ombre : avec un feutre effaçable de couleur plus claire, il coloriera autour du point noir un " grand " cercle de 8 à 10 cm de diamètre. Enfin, il montrera que la bande de totalité se réduit sur la mappemonde à une simple ligne.

Photos couronnes

Contrairement à leur première interprétation des documents sur les éclipses de Lune, les enfants vont d'emblée avoir une " lecture " assez juste des nombreuses photographies prises lors d'éclipses de Soleil : en particulier, l'éclipse partielle de Soleil ne sera plus confondue avec une Lune en croissant !

Les clichés en couleurs " réelles " leur seront d'abord présentés :


Photo 1

Puis ceux obtenus avec divers filtres :


Photo 2

 

La couronne solaire photographiée depuis Markovo, en Sibérie orientale, lors de l'éclipse totale du 22 juillet 1990, à l'aide d'une filtre neutre radial (crédit : Université de Kiev-Cnrs)

Et enfin les clichés en " fausses couleurs " indiquant des gradients de température :


Photo 3

Nos écoliers admireront bien sûr la couronne solaire, diversement traitée selon les clichés, certains faisant apparaître les détails de sa " texture ", c'est-à-dire les jets coronaux (photo 2). Ils remarqueront aussi les protubérances, immenses jets de matière qui s'élèvent parfois jusquà 500.000 km de hauteur avant de retomber en arches majestueuses. Dautre part, ils seront sans doute intrigués par les " ptites boules de lumière tout au bord du Soleil noir " (grains de Baily) : néanmoins, s'ils ont pu simuler ce phénomène lors de la " manip " avec le poing fermé devant une lampe, ils comprendront facilement le rôle des montagnes de la Lune situées au bord du disque.

Comme pour l'éclipse de Lune, une série de photos montrant le déroulement d'une éclipse de Soleil dans sa phase de partialité permettra des jeux de remise en ordre chronologique d'images.

Déroulé de l'éclipse du 11 août 1999

Ce nest qu'en 2081 ! que les parisiens verront leur première éclipse totale du XXIème siècle. Alors, il vaudra mieux qu'ils naient pas manqué la dernière du deuxième millénaire, visible un peu plus au nord de la capitale Néanmoins, il leur sera toujours possible de ne pas attendre trop longtemps pour en voir une autre, à condition toutefois qu'ils se rendent sous d'autres cieux, peut-être à bord d'un avion charter affrété par un " tour operator " américain : cela se pratique de plus en plus ! En France, les sociétés d'astronomie organisent aussi de tels voyages en offrant toutes les garanties de sérieux et de compétence.

Voici un rappel de quelques données concernant cette éclipse. Le document suivant montre que la bande de totalité s'étendait de Cherbourg à Strasbourg en passant par des villes importantes comme Le Havre, Rouen, Reims, et Metz. Au nord et au sud de cette bande, jusqu'au niveau de Clermont-Ferrand, l'éclipse était partielle de 99 à 90%. Encore plus au sud, jusqu'aux Pyrénées, le disque solaire était occulté entre 90 et 80%. Côté horaires, le minutage du déplacement de la tache d'ombre tout au long de la bande de totalité entre le Cotentin et l'Alsace était le suivant :


(source SAF)

En fin de matinée, à 12h 16 (heure locale), la pointe du cône d'ombre de la Lune atteignait d'abord Cherbourg (après avoir traversé l'Atlantique nord et touché la Cornouaille), puis Le Havre seulement 3 minutes après ! La tache d'ombre, de forme elliptique et large d'une centaine de kilomètres, passait ensuite sur Rouen puis à 30 km au nord de Paris : il était alors 12h 23. (Les parisiens assistaient, de leur côté, à une éclipse partielle à 99,2 % ! Mais attention : ils ne voyaient rien de ce qui va être décrit plus loin puisque le Soleil n'était pas complètement occulté ! ). La tache filait vers l'est, plongeant Reims dans la nuit pendant presque deux minutes, puis Metz et enfin Strasbourg. Il était à peine 12 h 32 lorsqu'elle passait la frontière allemande : la voilà qui poursuivait son périple à travers l'Allemagne, l'Autriche, la Hongrie, la Bulgarie, la Turquie, l'Iran, le Pakistan, pour terminer sa course dans le golfe du Bengale. Elle devait parcourir au total 14 000 km en 3 heures et 7 minutes, soit à une vitesse moyenne de plus d'un kilomètre par seconde !

Phase de partialité d'une éclipse totale.

Au début, tout se passe comme lors d'une éclipse partielle ordinaire. Ensuite, dès que le disque est occulté à plus de 70%, la clarté ambiante diminue sensiblement, donnant l'impression d'un ciel de plus en plus nuageux. A partir du moment où le Soleil est caché à 90%, la luminosité décline fortement et le paysage prend un aspect " plombé " très particulier tandis que l'on observe également une chute sensible de la température et que le vent se lève Dans les alentours, les oiseaux font un vrai remue-ménage, révélant leur inquiétude Après, tout va aller très vite

Environ une minute avant la phase de totalité, il se peut quun étrange phénomène se produise (comme le 11 août 1999): il sera visible soit sur le sol s'il est très clair, soit sur des surfaces blanches (murs ou draps tendus). En effet, de curieuses bandes parallèles, sombres et claires alternées, se mettent à circuler et se succèdent très rapidement : on les a baptisées " ombres volantes ", nom très évocateur ! Elles sont dues au caractère non homogène de l'atmosphère terrestre que traversent les rayons solaires, et au vent.

Phase de totalité.

Voici la narration de ce moment inoubliable tel que je l'ai vécu le 11 août dernier, un peu au nord de Beauvais, à la faveur d'une éclaircie providentielle.

12 heures 21, suspense " Hourra ! ça y est ! ! ! " Pas dombre gigantesque accourue de l'horizon, mais une belle nuit " crépusculaire " qui est tombée en quelques secondes : le ciel est à présent d'un bleu marine somptueux, très profond Au loin, sur le pourtour de l'horizon, les magnifiques lueurs d'un coucher de soleil ou plutôt de mille soleils nous encerclent Un silence impressionnant succède maintenant aux cris de joie : chacun se retrouve seul, subitement, dans un prodigieux face à face avec l'immense Univers.

Je regarde de tous mes yeux l'extraordinaire apparition qui a surgi devant moi : autour d'un globe d'une noirceur absolue, se déploie dans toutes les directions une vaste couronne diaphane d'un blanc argenté très subtil, dont aucun cliché ne pourra jamais sans doute reproduire la magnificence.

 


Non loin du Soleil éclipsé, un peu plus bas, un astre brille de tous ses feux : la planète Vénus ! La planète Mercure aussi devrait être visible, mais plus faiblement. Et comme je ne la vois guère, pas plus que les étoiles prévues, je reporte bien vite mon regard vers la glorieuse apparition .

 

Mon oeil, maintenant habitué à l'obscurité, est attiré par de minuscules excroissances d'un rose vif, disséminées sur le pourtour du disque noir : " Les protubérances ! ". Il s'agit de gigantesques jets de matière solaire qui retombent parfois en arches majestueuses et sous lesquelles notre planète tiendrait à l'aise. J'ai quitté mes lunettes et saisi ma petite paire de jumelles 8x30 (achetée ce printemps pour observer les oiseaux) : me voici brusquement plus près de l'astre éclipsé, devenant le témoin impromptu de sa courte intimité avec la Lune. Jessaie de bouger le moins possible, car le moindre tremblement fait danser la vision. Les protubérances sont splendides, surtout une en bas, impressionnante...

Et comme mon regard glisse vers la couronne, je reçois un choc. Non, ce n'est pas possible Mais si : de fines rayures souples et nacrées parcourent la couronne solaire en un rayonnement subtil, donnant à l'ensemble l'effet de " coups de pinceau " si caractéristique que j'ai pu admirer sur de nombreux clichés : " Les jets coronaux ! " Ils traduisent à leur manière l'intense activité de notre étoile. Jamais, avec de si modestes jumelles, je n'aurais pensé pouvoir les distinguer aussi bien !

Je jubile intérieurement tandis que les secondes s'enfuient, de façon inexorable Tout à coup, un liseré écarlate apparaît sur le bord droit du disque noir : " La chromosphère ! " C'est la basse atmosphère du Soleil, d'où semble jaillir bientôt un énorme " grain " de lumière très intense, d'un merveilleux éclat, tel un diamant céleste : " Un grain de Baily !".

L'astronome du même nom fut le premier à en comprendre la nature : des montagnes lunaires hérissent le bord droit de l'astre, entre lesquelles peuvent se faufiler un ou plusieurs rayons de Soleil juste avant sa réapparition. Somptueux cadeau d'adieu.

 

31 juillet 1981. Pour une centaine de secondes, la nuit tombe en plein après-midi sur la région de Tselinograd, dans le Kazakhstan (Crédit : Serge Koutchmy, IAP-CNRS)

 

Une lumière aveuglante a suivi aussitôt, chassant d'un seul coup la nuit bleue et la vision sublime. J'ai fermé les yeux, éblouie, aux deux sens du terme. Quand je les ai rouverts, j'étais à nouveau baignée dans une étrange clarté métallique : heureuse, comblée, mais transie de froid.

Réapparition du Soleil

Attention, surtout si on a l'oeil rivé à l'oculaire d'un objectif, à l'instant où la lumière va réapparaître sur la droite du disque ! Elle marquera la fin de la phase de totalité. Pour les spectacteurs, le temps aura vraiment paru très court mais tous auront conscience d'avoir réellement vécu un moment exceptionnel, lequel les marquera profondément Pour cette raison, le spectacle d'une éclipse totale mérite vraiment le déplacement, même si l'on doit encourir le risque d'une météo défavorable au dernier moment !

Rappelons que les personnes qui ne se trouvaient pas dans la bande de totalité lors de l'éclipse totale du 11 août 1999, ont pu néanmoins assister à une éclipse partielle, de 80 à 99% selon l'endroit où elles se trouvaient en France. Les lignes qui vont suivre leur évoqueront sans doute quelques souvenirs...Sinon, elles devront attendre le 03 octobre 2005 : bonne occasion pour préparer les enfants à vivre l'événement!

Début d'une éclipse partielle

Réunis un peu avant que ne commence le phénomène, les enfants vont être étonnés que la Lune ne soit guère repérable dans le ciel ! Bien sûr, puisque la Nouvelle Lune est toujours invisible, de jour comme de nuit ! Durant la journée, c'est à cause de la lumière solaire et de l'atmosphère que son côté sombre prend la couleur du ciel et se confond avec lui. A ce propos, les élèves se souviendront que lorsque la Lune est en croissant, en quartier, ou gibbeuse, sa partie " nuit " n'est jamais visible (sauf quand se produit le phénomène appelé " lumière cendrée ", la Terre renvoyant vers la Lune un peu de lumière solaire).

Si le Maître a pu avoir des renseignements sur ce que les astronomes appellent le " premier contact " du disque lunaire sur celui du Soleil (notamment sur l'endroit précis où il va se produire), on se passera les filtres de mains en mains quelques minutes juste avant. Le mouvement réel de la Lune s'effectuant d'ouest en est, c'est donc sur la moitié droite du bord du Soleil qu'il faudra guetter ce contact, tout en sachant qu'il ne deviendra vraiment perceptible qu'une ou deux minutes après. Le Maître ne manquera pas d'attirer l'attention de ses élèves sur le fait qu'ils se trouvent maintenant dans le cône de pénombre de la Lune ! Comme ils s'étonneront de ce qu'il fasse " toujours aussi clair ", il leur rappellera que lors des simulations, les zones de pénombre étaient elles aussi très claires.

Progression de l'éclipse

Ensuite, l'éclipse va progresser, l'échancrure s'agrandissant plus ou moins. La partie lumineuse, au contraire, va s'amenuiser d'autant, jusquà prendre parfois l'aspect d'un croissant qui aura l'air de " basculer " lentement pendant le passage de la Lune ( fig. 11 ). Précisons aussi que, quelle que soit l'importance de la surface occultée dans une éclipse partielle, la Lune continue à rester totalement invisible : la partie échancrée, même à 99%, garde la couleur du ciel environnant ! (Ce qui signifie que l'occultation doit être à 100% pour que se produisent les phénomènes décrits plus loin). Quant à la luminosité ambiante, elle ne semble guère affectée tant que le disque n'est pas aux trois quarts masqué. Par ailleurs, certaines activités très intéressantes vont pouvoir être faites avec les enfants.


Figure 11

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