UEL une première rencontre avec l'astronomie éléments pour illustrer le cours : chapitre 07 eclipses Yves Rabbia, astronome Observatoire de la Côte.

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1 UEL une première rencontre avec l'astronomie éléments pour illustrer le cours : chapitre 07 eclipses
Yves Rabbia, astronome Observatoire de la Côte d'Azur,

2 ECLIPSES quelques notions basiques
un point de vocabulaire galerie de portraits mise en place du décor les mécanismes à l'oeuvre types d'éclipses et observabilité apports ici et là ce diaporama fait un usage fréquent d'informations prises sur INTERNET et en particulier du cours de P. Rocher, à l'IMCCE. Une incontournable référence. Vivement recommandée, voir le site web :

3 un point de vocabulaire
éclipse: un corps céleste est éclipsé quand un autre corps lui fait de l'ombre occultation : un corps celeste est occulté quand un obstacle s'interpose sur notre ligne de visée dans le cas du Soleil le terme " éclipse " est consacré par l'usage mais on devrait dire "occultation"

4 illustration candide et générale
éclipse de par illustration candide et générale occultation de par

5 autre illustration pour le système Soleil Terre Lune
! occultation du Soleil par la Lune éclipse de Lune par la Terre

6 galerie de portraits un peu "catalogue"

7 Soleil occulté par la Lune, comment ne pas commencer par lui ?

8 occultation du Soleil par la Lune,
occultation du Soleil par la Lune, le film, ou plutôt la BD (trop beau, incontournable)

9 Soleil occulté sur Terre on voit l'ombre portée de la Lune
Soleil occulté sur Terre on voit l'ombre portée de la Lune et la pénombre

10 ombre et pénombre _ 1 une expérience sans doute déjà vécue ombre
presque ombre ( étymologie) ombre

11 ombre et pénombre _ 2 je peux voir encore un peu de la source
je ne suis pas dans l'ombre, .... mais plutôt dans la presque-ombre je ne peux rien voir de la source je suis dans l'ombre, complètement

12 la Lune éclipsée comme si vous y étiez

13 encore la Lune, classique mais tellement magnifique
c'est vu depuis la Terre la Lune est éclipsée

14 imaginons le même événement mais vu depuis la Lune c'est une occultation du Soleil par ... La Terre

15 passage de Mercure devant le Soleil. mai 2003. c'est une occultation
passage de Mercure devant le Soleil mai c'est une occultation (très très partielle)

16 passage de Venus devant le Soleil , juin 2004 et aussi (photographe chanceux) la station spatiale internationale ISS occultation (très partielle)

17 de la même façon que le Soleil ...
les planètes aussi peuvent être occultées, et les étoiles également comment ? environ 10 jours de la même façon que le Soleil ... parce que la Lune voyage sur le fond de ciel elle traine par rapport au mouvement d'ensemble et passe devant les astres plus lointains

18 Venus va être occultée par la Lune

19 évènement récent (déc 2008) Vénus occultée par la Lune
peu avant l'immersion, 17h++ peu après l'emersion, 18h30++

20 occultation de Saturne par la Lune

21 eclipse : encore la Lune , évidement
évidement car d'autres sources éclipsées ou occultées ne sont pas fréquement photographiées mais il y a par exemple les satellites des planètes, en particulier les satellites galiléens de Jupiter ils sont occultés, éclipsés, par Jupiter et par eux mêmes aussi grosse importance historique (Roemer, 1676, vitesse de la lumiere)

22 satellites Galiléens de Jupiter éclipses et occultations mutuelles
grosse importance historique Roemer, (voir plus loin) cone de visibilité cone d'ombre

23 Titan essaie d'eclipser Saturne anneaux vus par la tranche mais ça ne marche pas vraiment
ici les saturniens (?) verraient une occultation du soleil

24 la grande mode actuelle exoplanètes !
une planète occulte périodiquement ( et partiellement) une étoile comme Vénus et Mercure en passant devant le Soleil Puissance reçue temps Étoile occultée par planète c'est la méthode dite "des transits" pour la détection des planètes extra-solaires

25 exemple au sol : transit observé (la courbe seulement)
etoile HD Juillet 2000 , telescope 90cm Obs. Sierra Nevada (Andalousie) durée du transit 3h, variation de brillance 1.8% seulement imaginé observation réelle notez l’échelle

26 satellite Corot, ( CNES, lancé en déc 2006)
sa première exo-planète,  3 Mai 2007 COROT-Exo-1b : planète géante très chaude. (1600°K) période 1.5 jour, rayon évalué 1.5 à 1.8 rayon deJupiter. masse de la planète, (spectro au sol) 1.3 masse de Jupiter. Etoile hôte analogue à Soleil. distance d’années-lumière constellation : Licorne (Monoceros) 1.000 0.977

27 mise en place du décor pour S-T-L -1
! un an un jour un mois

28 mise en place du décor pour S-T-L _ 2
! plan de l'orbite de la Terre ou plan de l'écliptique le plan de l'orbite de la Lune autour de la Terre est incliné par rapport au plan de l'orbite de la Terre autour du Soleil (écliptique) environ 5.9° intersection des deux plans = ligne des noeuds de l'orbite lunaire

29 un peu de naïveté si l'orbite de la Lune était dans le plan de l'écliptique alors on observerait à chaque lunaison (en gros : chaque mois) une occulation du soleil et une eclipse de Lune comme l'orbite de la Lune n'est pas dans le plan de l'écliptique alors on ne devrait jamais observer ni occulation du soleil ni eclipse de Lune la réalité ne correspond à aucune des deux situations ! où est la clef ????

30 la clef ?? orientation de la ligne des noeuds !
voir manip de démonstration seule situation compatible : la ligne des noeuds pointe vers le Soleil et la Lune est proche d'un noeud (proche, c'est quoi ?? on verra) NA ligne des noeuds de l'orbite lunaire NA configuration favorable mais ici la Lune n'est pas au rendez-vous éclipse impossible NA = noeud ascendant

31 pas d'éclipse ! simulateur d'éclipse (high tech) la ligne des noeuds
orbite de la Lune autour de la Terre plan de l'écliptique ligne des noeuds pas d'éclipse ! la ligne des noeuds ne pointe pas vers le Soleil

32 essayons de le faire en vrai de vrai
si ça marche , tant mieux sinon, tant pis

33 les mécanismes (principaux) - 1. precessions !
rotation de la ligne des noeuds Terre-Lune (orbite lune inclinée) ligne des noeuds ~ 18.6 ans Lune ~ 29 jours orbites lunaires vues depuis le Soleil au cours du temps bingo ! 18.6 années pour un tour ! alors : 18.6 années entre deux éclipses ?? non !

34 les mécanismes (principaux) - 2.
pas besoin d'attendre 18 ans pour une orientation favorable de la ligne des noeuds l'observation montre que le phénomène est bien plus fréquent ! (jusqu'à 7 évènements par an, soleil ou lune) ! explication : en plus de la rotation de la ligne des noeuds, il y a le mouvement annuel de la Terre,

35 les situations favorables
saison des éclipses ! les situations favorables ( alignement approximatif Terre -noeuds-Soleil ) se produisent avec une période moyenne de jours (saison des éclipses) mvt de la ligne des noeuds ~19.35°/an moins de 6 mois mais pour qu'il y ait éclipse observable depuis la Terre l'alignement du système Terre / Lune / Soleil ne doit pas être trop approximatif il y a des contraintes de configuration

36 contraintes de configuration
elles indiquent la précision d'alignement des trois corps : Terre, Lune , Soleil la Lune ne doit pas se trouver trop en dehors de la ligne qui joint Terre et Soleil exemple : solaire certaine Dlat < ° à la conjonction en latit. Dlong < ° à la conjonction en longit. Dlat Dlong cas solaire le cas lunaire est similaire tralala la laire

37 T P A ! Soleil, trois situations typiques : commandées par la géométrie totale, partielle, annulaire selon la position de la Terre

38 un aspect important : observabilité
! Soleil : être là où il faut , quand il faut zones d'ombre et de pénombre variables avec géométrie mais toujours très localisées ( ombre < 300 km) Lune : plus commode, visible de presque partout

39 types d'éclipses : géométries associées, repères
Lune : totale , partielle, éclipse de pénombre pénombre totale partielle repères : les contacts credit P. Rocher premier contact deuxième contact troisième contact quatrième contact

40 durée des phénomènes solaire totale lunaire totale 1 1 environ environ
très variable selon le type et les circonstances ... on peut donner des ordres de grandeur rappels solaire totale lunaire totale 1 2 3 4 1 2 3 4 environ 2h quelques mn (max 12) environ 4h 2h30

41 let's go to movies !

42 le spectacle ! apports ici et là _ 1 coté "tout le monde" :
beau-magnifique, émouvant, ..... Attention : avec Soleil danger !! précautions indispensables  Mais , ce n'est pas le phénomène qu'il est dangereux d'observer sans précaution , c'est le Soleil ! , comme chaque jour (sauf nuages et pluie, bien sûr) Regardons nous habituellement le Soleil sans précaution ??? note perso : empecher des élèves d'assister à de tels phénomènes serait une scandaleuse ineptie, et relèverait d'un obscurantisme quasi-médiéval

43 apports ici et là _ 2 coté science et histoire, qqs exemples 1
Antiquité grecque Aristote, rotondité de la Terre Aristarque, rapport r = RTerre/Rlune  3 Hipparque RLune  0.27 Rterre au lieu de 0.33 Renaissance, anecdote historique Christophe Colomb : "des vivres ou j'éteins la Lune", 29 février 1504. âge classique Cassini ( 1673) : transit de Venus et mesure de l'Unité Astronomique (distance Soleil-Terre) Roemer ( 1676) : première estimation ( mesure) de la vitesse de la lumière

44 premier exemple : Roemer, 1676
! Roemer, 1676, astronome Danois, en mission à l'observatoire de Paris l'éclipse de Io (période 42h environ) sert d'horloge pendant 6 mois l'horloge semble prendre de l'avance et pendant les 6 mois suivants elle semble prendre du retard l'écart des décalages extrêmes correspond au temps mis par la lumière pour parcourir le diamètre de l'orbite de la Terre : 2 U.A. R A 6 mois previsions /observations

45 ! ! apports ici et là _ 3 coté science qqs exemples 2
19eme et 20eme siècle Bailly : couronne solaire Secchi et de la Rue : protubérances solaires, polarisation XX ? : émission coronale, coronium ?? (éléments lourds ionisés) Janssen 1868 (?) : découverte Helium Eddington ( 1919 ?) : test positif pour Relativité générale ! !

46 apports connexes et prolongements
B. Lyot ( 1936) : coronographe, occultation du soleil à domicile étude des protubérances material mask satellite SOHO, 1995, observation du soleil en permanence avec coronographe instrument LASCO aujourd'hui prolongement vers exoplanètes (NASA, ESA, CNES,...) Corot (CNES), projets ESA Darwin et NASA TPF-C et TPF-I mais ça c'est le sujet d'une autre conférence

47 janvier 2010, annulaire.. et observable aux Iles Maldives

48

49 une autre plus récente 11 juillet 2010

50 Quelques photos de l'éclipse juillet 2010  prises  
sur le Vol TN703 de Papeete vers l'ile de Pâques

51 la plus récente : 13/14 nov 2012 Australie, cote Est

52 la plus récente : 13/14 nov 2012 Australie, cote Est

53 c'est tout pour aujourd'hui
merci de votre attention

54 special fous-furieux

55 un peu de vocabulaire pour les périodicités
synodique, sidéral, draconitique, saros synodique : phénomène repéré par rapport au Soleil période synodique : intervalle entre deux alignements avec le soleil rotation synodique du gnomon : 1 jour ou 24 h (par définition) revolution synodique de la Lune : Lunaison = jours 24h ( 1 jour) L ~ jours L = Lunaison : durée séparant deux nouvelles Lunes successives

56 encore du vocabulaire synodique, sidéral, draconitique, saros
phénomène repéré par rapport aux étoiles lointaines (fixes) période sidérale : intervalle entre deux alignements avec une étoile "fixe" rotation sidérale du gnomon : 1 jour sidéral ou 23 h 56mn 04 s revolution sidérale de la Lune : un peu plus de 27 jours 23 h 56mn 04 s 24h

57 périodicités lunaires
direction de référence étoile lointaine (fixe) Psid Psid ~ jours Psyn ~ jours = Lunaison Psyn

58 petit intermède Jovien : périodicités sidérale et synodique
Psid =1 an description sidérale 11.9 ans pour revoir , depuis la Terre, Jupiter dans la même constellation Psid =11.9 ans

59 intermède Jovien : description synodique
opposition 1 opposition 2 période synodique de Jupiter : intervalle entre deux oppositons successives Psyn = 13 mois

60 encore encore du vocabulaire
synodique, sidéral, draconitique, saros révolution draconitique : durée D qui sépare deux passages consécutifs de la Lune par le noeud ascendant NA de son orbite Ddrac = (longitude lune – longitude NA) varie de 360° en D = jours légèrement plus court que Psid qui vaut ~ jours Ddrac =NA D

61 et toujours du vocabulaire
synodique, sidéral, draconitique, saros saros : en gros , c'est la période des éclipses en moins gros c'est la période de reproduction de configurations géométriques identiques c'est-à-dire période de l'alignement : Lune, Noeud Ascendant, Soleil Lune-Soleil : Lunaison, L = jours Lune-NA : révol. draconitique D = jours combien de temps d'un alignement à l'autre ? il faut trouver un nbre nL de Lunaisons L et un nbre nD de révolution draconitiques D tels que les durées nL*L et nD* D soient égales (ou presque)

62 retrouver la coïncidence
Dsyn = longit (soleil) – longit(Lune) 360° Dsyn temps L notre base d'analyse L/D = Ddrac = longit (NA) – longit(Lune) 360° Ddrac temps D Ddrac Dsyn temps ? saros un peu comme un vernier

63 intermède mathématique : fractions continues_1
exemple d'application : exprimer un nombre réel par un rapport de deux nombres entiers on itère le processus, on gagne des bonnes décimales à chaque pas essayez avec le nbre p denom numer

64 intermède mathématique : fractions continues_2
exemple specialement pris au hasard pour nous X = un cran plus loin on itère, on itère, à un moment on s'arrête numer denom parce qu'on estime suffisante la précision atteinte et pourquoi s'arrête – t – on ??

65 retour au vocabulaire saros saros ~ 18 ans et 11 jours
avec les fractions continues on arrive à L/D ~ 242/223 ce qui donne saros = 242*D ~ 242 * jours = jours saros = 223 *L ~ jours = jours alors saros ~ années (de j ) saros ~ années ou encore saros ~ 18 ans et 11 jours