Eclipses et phases de la Lune

Description de l'image : Les phases de la Lune se succèdent au cours d’un cycle de 29,5 jours, appelé « lunaison ». Les 8 phases de la Lune sont : la pleine lune, le premier croisant de lune, le premier quartier, la lune gibbeuse, la pleine lune, la lune gibbeuse, le dernier quartier et le dernier croissant de lune. L'éclipse de Soleil a lieu à la nouvelle Lune, l'éclipse de Lune a lieu à la pleine Lune. Source image : Astronoo.

Les éclipses de Lune

Une éclipse nécessite un alignement de trois corps célestes, le Soleil, la Terre et la Lune.

Les éclipses de Lune sont des occultations de la Lune par l'ombre de la Terre alors que les éclipses de Soleil sont des occultations du Soleil par l'ombre de la Lune. Ces concordances célestes sont fréquemment observées, au moins une de chaque (éclipse de une et éclipse de soleil) tous les 6 mois.

La Lune nous apparaît sous différentes phases, c'est-à-dire avec différents éclairages de la sphère lunaire. Cela est dû à la rotation de la Lune autour de la Terre et aux positions relatives en mouvement permanent du Soleil, de la Terre et de la Lune.

Comme la Lune ne fait que réfléchir la lumière du Soleil, la seule partie visible de la Lune est celle qui est orientée à la fois vers la Terre et vers le Soleil.

La périodicité des phases de la Lune est de 29,5 jours soit une lunaison ou un mois lunaire bien qu'il y a plusieurs mois lunaires. Les éclipses ont lieu aux syzygies, c'est-à-dire au moment où il y a un quasi alignement entre le Soleil, la Terre et la Lune.

L'éclipse de Soleil a lieu à la nouvelle Lune, l'éclipse de Lune a lieu à la pleine Lune.

Une heureuse coïncidence rend l'éclipse de soleil spectaculaire

Le rapport entre le diamètre du Soleil (1 400 000 km) et le diamètre de la Lune (3 500 km) est de ≈1/400ième, le rapport entre la distance du Soleil (149 600 000 km) et la distance de la Lune (384 000 km) est de ≈1/400ième. Le Soleil étant 400 fois plus gros et 400 fois plus loin que la Lune, leurs tailles apparentes dans le ciel sont quasiment identiques (≈0.5° ou ≈30 minutes d'angle). En réalité, la taille apparente de la Lune varie entre 29.3' et 33.5' et la taille apparente du Soleil varie entre 31.5' et 32.5'.

Cette coïncidence temporelle est à la base des interprétations mythologiques de certaines civilisations puisque la Lune parfois, masque parfaitement le Soleil.

Aujourd’hui, une éclipse totale de Soleil suscite la passion des foules. Certains amateurs sont appelés « chasseurs d'éclipses », ils traquent les éclipses tout autour du monde. Cependant cette coïncidence va disparaitre, dans des centaines de millions d'années il n'y aura plus que des éclipses annulaires car la Lune s'éloigne de la Terre de 4 cm par an.

Périodes de révolution de la Lune

La période de révolution sidérale de la Lune est mesurée par rapport aux étoiles. C'est le temps nécessaire pour que la Lune revienne à la même position par rapport à une étoile, vue de la Terre. Cette période de révolution sidérale est de 27,321582 jours.

La période de révolution synodique, mesurée cette fois par rapport au Soleil, est de 29,530589 jours. Cela explique pourquoi les éclipses de Soleil et les éclipses de Lune se succèdent avec un intervalle d'environ 15 jours.

Si la période de révolution sidérale de la Lune est plus courte que la période de révolution synodique, c'est parce que durant un mois, la Terre a avancé sur son orbite et il faudra encore environ 2 jours à la Lune pour atteindre la même position par rapport au Soleil.

Le phénomène est le même pour la Terre dont la période sidérale (rapport aux étoiles) est plus courte que la période synodique (rapport au Soleil) d'environ 4 minutes, soit environ 23H 56mn ou 0.99726968 jour. La période synodique est plus longue de 1/365ème puisque en 24 H, la Terre a avancé sur son orbite autour du Soleil, de 1/365ème. 1/365ème de 24 H fait environ 4 minutes.

Bien que la période de révolution synodique soit de 29,5 jours, les éclipses n'ont pas lieu tous les mois, la Lune passe au-dessus ou en dessous du Soleil car le plan de l'orbite de la Lune autour de la Terre et le plan de l'orbite de la Terre autour du Soleil (écliptique) ne se superposent pas, ils font un angle d'environ 5.145°.

Si la Lune se déplaçait autour de la Terre dans le même plan que la Terre autour du Soleil, i.e. sur le plan de l'écliptique, il y aurait une éclipse de Lune à chaque pleine lune et une éclipse de Soleil à chaque nouvelle lune, tous les 29,5 jours, chacune séparée de 15 jours.

En fait les alignements des trois astres ne peuvent se produire que si la Lune se trouve très proche du plan de l'écliptique, c’est pour cette raison que ce plan a été appelé ainsi, en rapport avec l'éclipse.

L'endroit où la Lune passe au-dessus du plan de l'écliptique s'appelle le nœud ascendant, inversement l'endroit où la Lune passe en dessous du plan de l'écliptique s'appelle le nœud descendant.

Pour assister une éclipse totale ou partielle, il faut que la Lune se trouve sur la ligne des nœuds, c'est le seul endroit où l'alignement des trois astres est parfait. On a donc entre quatre et six éclipses dans l'année, au moins deux de Soleil et au moins deux de Lune.

En résumé, les éclipses se produisent lors des syzygies (alignement des trois astres) proches de la ligne des nœuds. Autour du passage des nœuds, il existe une période de 35 jours pendant laquelle une éclipse peut se produire. En 34,5 jours, il est possible d'observer deux éclipses de Soleil ou deux éclipses de Lune, car la lunaison dure 29,5 jours. Les éclipses sont donc espacées d'environ un mois ou de cinq à six mois.

La distance Terre-Lune varie entre 363 104 km et 405 696 km. Plus la Lune est éloignée de la Terre au moment de la syzygie, plus l'éclipse est partielle. L'intervalle entre deux éclipses totales de Soleil d'une même saison (par exemple d'un été à l'autre) est généralement de 12 lunaisons, soit 354,4 jours (1 an - 11 jours). Ainsi, nous avons pu assister à une éclipse totale en Mongolie le 1er août 2008, puis à une éclipse totale en Chine le 22 juillet 2009, et enfin à une éclipse totale en Polynésie le 11 juillet 2010.

Plan des orbites de la Lune et de la Terre

Plan des orbites apparentes de la Lune et du Soleil, vues de la Terre. Si la Lune se déplaçait autour de la Terre dans le même plan que la Terre autour du Soleil, i.e. sur le plan de l'écliptique, il y aurait une éclipse de Lune à chaque pleine lune et une éclipse de Soleil à chaque nouvelle lune, tous les 29,5 jours, chacune séparée de 15 jours.

La période des éclipses durent 34,5 jours, il y a donc 2 ou 3 éclipses pendant cette période. Il y a aussi 1,5 ou 6 mois entre deux éclipses de soleil ou de lune consécutives. Les alignements des trois astres ne peuvent se produire que si la Lune se trouve très proche du plan de l'écliptique, c’est pour cette raison que ce plan a été appelé ainsi, en rapport avec l'éclipse.

Le plan de l'orbite de la Lune est animé d'un mouvement de précession ainsi les nœuds parcourent l'écliptique dans le sens rétrograde (sens des aiguilles d'une montre) suivant une période de 18,61 ans. Source image : Astronoo.