La mécanique des éclipses

Trois mouvements en même temps

La Terre tourne sur elle-même en 24 heures : c’est le jour et la nuit. Dans la vue de dessus, la moitié de la Terre tournée vers le Soleil est éclairée — il y fait jour — et suivez le petit point blanc : c’est l’Espagne (Madrid), qui passe du jour à la nuit puis revient. Son heure locale est à peu près juste : quand le point fait face au Soleil, il est midi en Espagne. Astuce : mettez la vitesse au minimum pour bien voir la Terre tourner.

La Lune tourne autour de la Terre en 27,3 jours. Mais d’une pleine lune à la suivante, il s’écoule 29,5 jours : pendant que la Lune faisait son tour, la Terre a avancé autour du Soleil, et la Lune doit « rattraper » l’alignement.

La Terre tourne autour du Soleil en 365,25 jours : c’est l’année. (Le quart de jour en trop, on le rattrape tous les 4 ans avec le 29 février.)

Et la Lune, tourne-t-elle sur elle-même ? Oui ! Exactement en un tour d’orbite — résultat : elle nous montre toujours la même face. Suivez le point rouge : il regarde toujours la Terre. C’est pour cela qu’il existe une « face cachée » de la Lune.

Bonus : l’axe de rotation de la Terre est incliné de 23,4° — c’est l’origine des saisons. Une autre histoire, pour une autre page !

Pourquoi la Lune change-t-elle de forme ?

Le Soleil éclaire toujours une moitié de la Lune — regardez-la dans la vue de dessus. Mais depuis la Terre, on ne voit pas toujours cette moitié éclairée en entier : selon la position de la Lune sur son orbite, on en aperçoit un croissant, un quartier, presque tout (pleine lune) ou rien du tout (nouvelle lune). La vignette « phase » du panneau de droite montre la Lune telle qu’on la voit dans le ciel à cet instant.

Pourquoi n’y a-t-il pas une éclipse à chaque tour ?

À chaque nouvelle lune, la Lune passe « entre » le Soleil et la Terre. Alors pourquoi le jour ne s’éteint-il pas tous les mois ? Parce que l’orbite de la Lune est penchée d’environ 5° par rapport au plan de l’orbite terrestre (ce plan s’appelle l’écliptique). Cinq degrés, ça paraît minuscule, mais cela représente jusqu’à 35 000 km au-dessus ou au-dessous du plan — bien plus qu’il n’en faut pour que les ombres se ratent.

Regardez la vue par la tranche, ou faites pivoter la vue 3D pour mettre l’œil au ras du plan gris : presque à chaque alignement, la Lune passe trop haut ou trop bas. Une éclipse exige donc deux coïncidences en même temps : un alignement Soleil–Terre–Lune (nouvelle ou pleine lune) et une Lune tout près du plan, c’est-à-dire près d’un nœud de son orbite. C’est exactement ce que surveille le panneau « conditions » du simulateur.

La ligne des nœuds et les saisons d’éclipses

L’orbite de la Lune croise le plan de l’écliptique en deux points seulement : les nœuds. La droite qui les relie — la ligne des nœuds, en rose dans la simulation — garde une direction presque fixe dans l’espace pendant que la Terre fait le tour du Soleil.

Environ deux fois par an, cette ligne se retrouve pointée vers le Soleil : les nouvelles lunes et pleines lunes tombent alors près d’un nœud, et les éclipses deviennent possibles pendant à peu près 35 jours. C’est une saison d’éclipses — quand elle arrive, la ligne rose s’illumine. Comme la ligne des nœuds pivote lentement en sens inverse (un tour complet en 18,6 ans), les saisons se décalent d’environ 19 jours chaque année.

Faut-il que la Lune soit exactement sur un nœud ? Non — et elle l’est rarement ! La nouvelle lune revient toutes les 29,5 jours, le passage au nœud tous les 27,2 jours : deux horloges indépendantes, qui ne sonnent presque jamais pile en même temps. Il suffit que l’alignement tombe à moins de ~17° d’un nœud le long de l’orbite. L’écart restant fait la personnalité de chaque éclipse : le 12 août 2026, la nouvelle lune arrive 10° après le nœud (β = +0,9°) → éclipse rasante, qui ne balaie que le nord du globe ; le 2 août 2027, elle tombe à 2° du nœud (β ≈ 0,1°) → éclipse centrale, en plein milieu de la Terre.

Bilan : entre 4 et 7 éclipses par an (Soleil et Lune confondus), toujours groupées par saisons — jamais une par mois.

Éclipse de Soleil ou éclipse de Lune ?

Éclipse de Soleil : une nouvelle lune près d’un nœud. L’ombre de la Lune balaie la Terre. Comme cette ombre est toute petite, l’éclipse n’est visible que dans un couloir étroit, en plein jour — et la totalité ne dure que quelques minutes.

Éclipse de Lune : une pleine lune près d’un nœud. Cette fois c’est la Lune qui traverse l’ombre de la Terre. Elle est visible par tous ceux qui voient la Lune à ce moment-là — voilà pourquoi on en observe plus souvent au même endroit. Pendant la totalité, la Lune devient rouge cuivré : un peu de lumière du Soleil, filtrée et courbée par l’atmosphère terrestre, continue de l’éclairer — comme si tous les couchers de soleil de la Terre se projetaient sur elle.

Totale, annulaire ou partielle ?

L’orbite de la Lune n’est pas un cercle parfait : la distance Terre–Lune varie entre ~363 000 et ~406 000 km, et sa taille apparente dans le ciel varie d’autant. Coïncidence extraordinaire : la Lune et le Soleil ont presque exactement la même taille apparente (environ un demi-degré).

Lune un peu proche → elle couvre tout le disque du Soleil : éclipse totale. Lune un peu lointaine → il reste un anneau de Soleil autour d’elle : éclipse annulaire. Alignement imparfait → éclipse partielle. Le simulateur fait ce calcul avec la distance de la Lune au moment exact de chaque éclipse.

Ce que la simulation simplifie

Les tailles et distances ne sont pas à l’échelle — à l’échelle réelle, la Lune ferait moins d’un pixel ! L’inclinaison de 5° est exagérée ×4 dans la vue par la tranche (décochez la case pour la vraie valeur). En revanche, les durées relatives sont respectées : jours, mois lunaires, années et saisons d’éclipses défilent aux bonnes vitesses les unes par rapport aux autres.

Les positions combinent les éléments moyens J2000 et les principales corrections périodiques (équation du centre, évection, variation) : comme les orbites sont elliptiques, la Lune et la Terre accélèrent et ralentissent (2ᵉ loi de Kepler), et sans ces corrections une éclipse pouvait tomber la veille ou le lendemain. Avec elles, les éclipses simulées tombent le bon jour, à quelques dizaines de minutes près. En revanche, le simulateur ne dit pas où sur Terre une éclipse est visible : pour préparer une vraie observation, consultez les éphémérides de la NASA ou de l’IMCCE.

Pour aller plus loin : les éclipses se répètent presque à l’identique tous les 18 ans et 11 jours — c’est le saros, déjà repéré par les astronomes babyloniens.