Phases de lune et éclipses

La Lune ne change jamais de forme. La moitié est toujours éclairée par le Soleil; ce qui change, c’est la partie de cette moitié éclairée qui fait face à vous. Une fois que vous voyez pourquoi, les éclipses cessent d’être mystérieuses et commencent à être prévisibles.

La moitié de la Lune est toujours en plein soleil. Les phases ne sont que notre point de vue.

Regardez.

La Lune ne produit pas sa propre lumière. Il brille parce que la lumière du soleil tombe dessus. À tout moment, une moitié de la Lune est éclairée par le Soleil et l’autre moitié est sombre, tout comme la Terre a jour et nuit.

Au fur et à mesure que la Lune tourne autour de la Terre, nous voyons différentes quantités de sa moitié éclairée par le soleil:

• Nouvelle Lune: la Lune est entre la Terre et le Soleil. La moitié éclairée se détourne de nous, donc nous ne pouvons pas la voir.
• Premier quart: on voit la moitié du disque allumée.
• La pleine lune: La Terre se trouve entre le Soleil et la Lune. Nous voyons toute la moitié éclairée.
• Dernier quart: à moitié allumé, de l’autre côté.

Dans l’outil, la photo de gauche regarde vers le bas sur la Terre et la Lune depuis très haut, avec le Soleil à gauche. L’image de droite montre ce que vous voyez depuis la Terre. Déplacez le curseur et regardez les deux changer ensemble.

Parfois le Soleil, la Terre et la Lune s’alignent exactement:

• A L’éclipse solaire L’éclipse lunaire se produit lorsque l’ombre de la Lune tombe sur Terre à la nouvelle Lune.
• A L’éclipse lunaire L’éclipse lunaire se produit lorsque l’ombre de la Terre tombe sur la Lune à la pleine Lune.

Comprendre

La Lune fait un tour de la Terre, mesuré par rapport aux étoiles, en 27.3 jours (le mois sidéral). Mais les phases se répètent tous les 29,5 jours (le mois synodique). Pourquoi cette différence ? Pendant que la Lune tourne autour de la Terre, celle-ci se déplace d’environ 1/12 du tour du Soleil. La Lune a besoin d’environ deux jours de plus pour rattraper la nouvelle direction du Soleil.

La fraction du disque qui semble éclairée dépend de l’angle entre le Soleil et la Lune vu depuis la Terre, appelée élongation:

Elongation	Phase	Lit fraction
0°	La nouvelle lune	0%
90°	Premier trimestre	50%
180°	La pleine lune	100%
270°	Dernier trimestre	50%

Si la Lune tournait exactement dans le même plan que la Terre tourne autour du Soleil, nous aurions une éclipse solaire à chaque nouvelle lune et une éclipse lunaire à chaque pleine lune. Mais l’orbite de la Lune est inclinée d’environ 5,1 degrés. Habituellement, la Lune passe un peu au-dessus ou en dessous de la ligne Soleil-Terre et rien ne se passe.

Les deux points où l’orbite de la Lune croise le plan orbital de la Terre sont appelés nœuds. Les éclipses ne peuvent se produire que lorsqu’une nouvelle ou pleine Lune tombe près d’un nœud. Cela se produit en deux “saisons d’éclipse” chaque année, à environ six mois d’intervalle.

Master

La fraction éclairée k découle de l’angle de phase i (l’angle Soleil-Lune-Terre):

k = (1 + cos i) / 2

Parce que le Soleil est environ 390 fois plus loin que la Lune, i ≈ 180° − élongation. L’outil calcule i avec la série de Meeus (Astronomical Algorithms, eq. 48,4), qui corrige l’allongement moyen pour les principaux termes périodiques des orbites de la Lune et du Soleil. Il place les nouvelles et pleines lunes à environ une demi-heure des temps précis, beaucoup pour apprendre.

Le mois synodique découle des deux vitesses angulaires : 1/P_syn = 1/P_sid − 1/P_year = 1/27,3217 − 1/365,256, ce qui donne 29,531 jours.

La possibilité d’une éclipse dépend de la position de la Lune Argument de latitude F, son angle par rapport au nœud ascendant. Meeus donne une règle de filtrage rapide: à une nouvelle ou pleine Lune, si |sin F| > 0.36 (F plus d’environ 21° d’un nœud), il n’y a pas d’éclipse. L’outil applique exactement ce test. C’est une condition nécessaire, pas une prédiction du type d’éclipse ou de l’endroit où elle sera visible: cela nécessite la distance de la Lune, la géométrie de l’ombre de la Terre et des positions beaucoup plus précises.

Les nœuds ne sont pas fixes. Ils dérivent en arrière autour de l’écliptique une fois tous les 18,6 ans, ce qui explique pourquoi les saisons d’éclipse arrivent environ 19 jours plus tôt chaque année, et en partie pourquoi les éclipses se répètent dans le célèbre cycle de saros de 18 ans.