Une éclipse de Soleil, c’est avant tout un jeu d’ombre entre trois acteurs : le Soleil, la Lune et la Terre. Éclairée par le Soleil, la Lune projette dans l’espace une ombre en forme de cône très allongé, long d’environ 374 000 kilomètres. Quiconque se trouve à l’intérieur de ce cône d’ombre voit le Soleil entièrement caché par la Lune.
Autour du cône d’ombre, il y a une zone où le Soleil n’est que partiellement voilé : c’est la pénombre. Dans le prolongement du cône d'ombre, on trouve une partie de la pénombre appelée anti-ombre : elle intervient lors des éclipses annulaires de Soleil.
Une éclipse de Soleil ne peut se produire qu’à la nouvelle lune, lorsque le Soleil, la Lune et la Terre sont alignés dans cet ordre. Ce n’est qu’à ce moment que l’ombre ou la pénombre de la Lune peuvent atteindre la surface de la Terre.
La Terre aussi projette une ombre. Une éclipse de Lune survient obligatoirement à la pleine lune, lorsque le Soleil, la Terre et la Lune sont alignés dans cet ordre, et que la Lune passe dans l’ombre de la Terre.
Pas d’éclipse à chaque mois
Puisqu’il y a environ une nouvelle lune à chaque mois, pourquoi ne se produit-il pas d’éclipse solaire à chacune de ces occasions? C’est parce que l’orbite de la Lune est inclinée d’un peu plus de 5° par rapport à celle de la Terre. Dans la plupart des cas, au moment de la nouvelle lune, l’ombre de notre satellite passe bien au-dessus ou en dessous de la Terre.
Pour qu’une éclipse soit possible, la nouvelle lune ou la pleine lune doit avoir lieu lorsque la Lune se trouve près d’un des deux endroits, appelés « nœuds », où son orbite croise celle de la Terre. La ligne des noeuds de l’orbite lunaire pointe alors approximativement en direction du Soleil. Ces périodes favorables surviennent deux fois par années pendant quelques semaines : ce sont les saisons d’éclipses, qui se décalent d’environ 19 jours d’une année à l’autre.
Heureuse coïncidence!
Le Soleil est 400 fois plus gros que la Lune. Mais il est aussi en moyenne 400 fois plus éloigné de la Terre ! Voilà pourquoi ces deux astres nous semblent avoir à peu près la même taille apparente dans le ciel : environ un demi-degré.
Cette remarquable coïncidence est à l’origine des éclipses totales de Soleil. Si la Lune était de plus petite taille (ou plus éloignée), elle n’arriverait jamais à cacher complètement le Soleil, et il n’y aurait que des éclipses partielles ou annulaires. Si la Lune était plus grosse (ou plus proche), elle donnerait des éclipses plus longues et un peu plus fréquentes, mais peut-être moins spectaculaires car elle cacherait aussi une partie de la couronne solaire.
La distance de la Lune et du Soleil au moment d’une éclipse, donc la taille relative de la Lune par rapport au Soleil, détermine le type d'éclipse solaire, totale ou annulaire, auquel on assistera.
Jamais deux éclipses pareilles?
L’aspect, la durée et la région de visibilité d’une éclipse dépendent d’une multitude de facteurs (coordonnées célestes précises du Soleil et de la Lune, leur distance respective, etc.). Rien d’étonnant à ce qu’il n’y ait pas deux éclipses parfaitement identiques! Il existe malgré tout des séries d’éclipses dont les circonstances générales sont très semblables.
En effet, 6585,3 jours après une éclipse donnée (soit 18 ans 10 jours et 8 heures plus tard), trois cycles orbitaux de la Lune s’accordent à nouveau. On retrouve alors la même phase lunaire, près d’un nœud de son orbite, et pratiquement à la même distance de la Terre.
Et puisqu’on retombe tout près de la même date de calendrier, la distance Terre-Soleil sera également comparable. Il se produit donc une nouvelle éclipse dont la durée et le tracé géographique sont presque identiques à la précédente, mais décalés de 120° de longitude vers l’ouest, et un léger déplacement vers le nord ou le sud. Ce cycle de 6585,3 jours, appelé saros, est connu depuis l’Antiquité.
