les éclipses de l'année 2023

 

la sereine (?) Séléné.   Wikipedia GANAPATHY KUMAR / UNSPASH

 

Pour la plupart des terriens, la Lune n'est guère moins banale qu'un ballon se promenant dans le ciel...

Mais il s'agit en réalité d'une énorme boule de roches, au diamètre dépassant plus du quart de celui de la Terre, pesant 74 milliards de milliards de tonnes, flottant entre Terre et Soleil depuis plus de 4.6 milliards d'années dans un équilibre complexe en trois dimensions, jamais renouvelé à l'identique, dicté par les lois de la gravitation. Échappera-t-elle un jour à la Terre?

 

Un tel trio est unique dans le système solaire et, en réalité, il faut plutôt parler pour l'ensemble Terre/Lune d'une planète double, résultant d'un impact géant, dont la moins grande n'aura pas pu retenir d'atmosphère, restant semble-t-il, sans vie, bien qu'elle soit, comme sa sœur, dans la zone d'habitabilité du Soleil.

 

illustration de l'impact qui aurait créé la Lune.   Wikipedia Citronade/Charlesptp

 

Par une coïncidence extraordinaire la Lune reste à peu près constamment 400 fois plus près de la Terre que le Soleil dont le diamètre réel vaut 400 fois le sien. Il en résulte que, vus depuis la Terre, leurs diamètres présentent à très peu près, la même taille, voisine d'un demi degré; en minutes d'arc: 31.5 à 32.5 pour le Soleil et 29.3 à 33.5 pour la Lune. Le diamètre apparent de la Lune peut donc dépasser celui du Soleil ou au contraire lui être inférieur ce qui change du tout au tout le caractère d'une occultation éventuelle.

L'orbite instantanée de la Lune ne se situe pas dans le plan équatorial de la Terre mais fait un angle variable entre 5.0° et 5.3° avec le plan de l'orbite du Soleil. Les deux orbites se croisent deux fois dans l'année, en deux points dénommés nœuds de l'orbite lunaire. Ces nœuds sont animés d'un mouvement compliqué. Le Soleil les rencontre tous les 173.3 jours car ils reculent de 18.6 jours en un an.

 

Les pleines Lunes ou nouvelles Lunes (ces dernières invisibles en raison du rayonnement solaire) se produisent tous les 29.53 jours, 5 fois sur 6 loin d'un nœud, la Lune se trouvant alors au dessus ou au dessous du Soleil ou de son symétrique. Mais quand elles interviennent à proximité d'un nœud, à intervalle de six lunaisons, soit 177.18 jours, Soleil, Terre et Lune sont plus ou moins exactement alignés.

La valeur de l'inclinaison de l'orbite instantanée de la Lune (5.3° en cas d'alignement) détermine la durée pendant laquelle, autour d'un nœud (stationnaire en cas d'alignement) les astres peuvent s'occulter l'un l'autre, au moins en partie. Pour des astres au diamètre apparent proche de 0.5°, le calcul montre qu'elle est en moyenne de 17.63 jours avant et après le nœud, soit 35.26 jours en tout; c'est la durée de la saison d'éclipses autour du nœud.

Quand le Soleil s'aventure dans une saison d'éclipses de 35.26 jours, avant d'en sortir, il recevra inévitablement la visite de la nouvelle Lune qui fait le tour de la Terre en 29.53 jours et sera alors éclipsé. Il pourra même dans certains cas l'être deux fois dans la même saison... 

Mais il existe un quatrième partenaire dans le jeu, c'est le cône d'ombre, infime portion de l'espace proche à l'abri du flux solaire, créé à l'opposé du Soleil par la Terre qui arrête ses rayons. Pendant que le Soleil parcourt une saison d'éclipses, l'ombre de la Terre parcourt l'autre saison d'éclipses autour du nœud opposé. Durant cette saison-là de 35.26 jours la Lune ne peut éviter, 15 jours après avoir éclipsé le Soleil, d'être à son tour éclipsée par l'ombre de la Terre...Un point partout!

Le scénario est semblable et symétrique dans le cas où c'est la Lune qui s'aventure dans une saison d'éclipses alors que l'ombre de la Terre s'y trouve en embuscade, le Soleil étant à proximité de l'autre nœud. La Lune ne peut échapper à l'éclipse mais 15 jours après elle éclipsera à son tour le Soleil.

La combinaison des mouvements périodiques du Soleil, 365.25 jours, des nœuds, 173.3 jours et des lunaisons, 29.53 jours, rend le calcul des caractéristiques des éclipses assez ardu.

 

"Chaque passage du Soleil en un nœud, tous les 173 jours environ, à six lunaisons d'intervalle en général, donne lieu à deux éclipses, à 15 jours d'intervalle, l'une de Soleil, l'autre de Lune, dans un ordre quelconque. Parfois, une troisième éclipse s'y ajoute, soit de Lune soit de Soleil..." 

Paul Couderc, astronome (1899/1981) " Les éclipses" PUF 

 

"Je suis fort étonnée, dit la marquise, qu'il y ait si peu de mystère aux éclipses..."

Fontenelle (1657/1757) "Entretiens sur la pluralité des mondes" 1686, cité par Paul Couderc.

En 2021 les deux paires d'éclipses étaient séparées de 177 jours (six lunaisons) et se sont produites dans le même ordre: LUNE puis SOLEIL. La paire suivante, première de 2022, est intervenue le 30 avril, 162 jours plus tard seulement (cinq lunaisons et demi), l'ordre des deux astres étant inversé: SOLEIL puis LUNE. La paire suivante du 25 octobre 2022 retrouve l'écart de six lunaisons mais conserve le même ordre. En 2023 même écart et même ordre pour les deux paires du 20 avril et du 14 octobre. En 2024, avec la première paire, le 25 mars, on revient à un écart de 162 jours avec inversion de l'ordre.

Et ainsi de suite avec le rythme de quatre en quatre paires, appelé suite courte d'éclipses.

Sauf qu'une paire devient un triplé selon un double rythme irrégulier qui induit que l'avance d'une demi lunaison se produit à la fois sur la première paire et la quatrième paire qui devient ainsi la première paire (triple!) de la suite suivante.

Ce fut le cas en 2018 et 2020 et ce sera le cas en 2027, 2029, 2031 puis en 2036 et 2038, puis en2047 et 2049...

Les éclipses se regroupent également en suites longues de 6585 jours comptant 84 éclipses, appelées "saros".

Lorsque l'axe des cônes d'ombre et de pénombre de la Lune frappe la Terre on parle d'éclipse centrale.

Si le cône d'ombre atteint la Terre, l'éclipse est totale au voisinage de l'impact et partielle ailleurs. Si le cône de pénombre atteint la Terre mais pas le cône d'ombre, l'éclipse est annulaire au voisinage de l'impact et partielle ailleurs. Si l'axe des cônes ne frappe pas la Terre, l'éclipse est non centrale, il s'agit d'une éclipse partielle pour la partie de la Terre baignée par la pénombre.

 

Le diamètre apparent du Soleil varie peu: de 31.5' début juillet à 32.5' début janvier, mais celui de la Lune vaut à l'apogée 29.3' et au périgée 33.5', lequel est animé d'un mouvement complexe avec des allers et retours, d'amplitude moyenne 40.7° par an dans le sens direct. Une nouvelle Lune assez près du périgée engendrera une éclipse totale de Soleil alors qu'une nouvelle Lune pas trop loin de l'apogée engendrera une éclipse annulaire. Entre ces deux zones une éclipse peut avoir l'un ou l'autre statut. En moyenne il y a plus d'éclipses centrales annulaires que d'éclipses centrales totales. En vertu des lois de la gravitation une éclipse apogée dure plus longtemps qu'une éclipse périgée puisque la vitesse de la Lune sur son orbite est plus faible.

 

Ces circonstances font des éclipses, totales, annulaires ou partielles, de Soleil ou de Lune, un phénomène cosmique fascinant, à la fois simple et compliqué, régulier et varié, qui mérite d'être signalé et commenté par les astronomes et observé par le plus grand nombre.

 

 

Espagne 3/10/2005

Les deux Soleil éclipsés de l'année 2023, les 23 avril et 14 octobre, sont invisibles en Suisse car le premier n'est pas encore levé et le second déjà couché. De même l'éclipse de Lune du 5 mai prend fin lorsque la Lune, à son lever, émerge à peine de l'horizon montagnard vers 22h. Mais l'éclipse partielle de Lune du samedi 28 octobre (12%) se produit de 18h35 UTC à 19h53 assez haute dans le ciel de plein est à plein sud.

Valais 16 mai 2022

 

En 2023, le Soleil passe le 24 avril au nœud ascendant (la latitude de la Lune, de négative, devient positive) , une première saison d'éclipses s'étend donc du 6 avril au 11 mai.

 

passage du Soleil au nœud ascendant le 24/04/2023

Lors de la première saison d'éclipses de l'année, autour du nœud ascendant, la nouvelle Lune a lieu le 20 avril à 4h15 UTC et déclenche une éclipse centrale, annulaire/totale de Soleil.

Au moment de la nouvelle Lune celle-ci se trouve à 376.000 km (le Soleil est 400 fois plus éloigné) et présente un diamètre de 31.8', alors que celui du Soleil est 31.9'. Il s'agit donc d'une éclipse annulaire extrêmement fine. A la fin de l'éclipse elle passera d'ailleurs au statut d'éclipse totale. On note sur la figure ci-dessus que la nouvelle Lune se produit à la limite de la zone verte de l'orbite entourant l'apogée et garantissant une éclipse annulaire.

Au moment de la nouvelle Lune celle-ci présente une latitude négative de -0.4°: elle n’atteindra le nœud ascendant que 7 heures plus tard. Cette latitude négative détermine que l'éclipse concernera l’hémisphère sud.

20 avril 4h15 UTC, l'éclipse vue du Soleil, le cône d'ombre pointe au nord ouest de l'Australie

éclipse visible depuis l'océan indien, l'Australie ou le Pacifique

 

 

Le 5 mai à 17h36 UTC a lieu la pleine Lune, 20h après que celle-ci a franchi le nœud descendant, sa latitude est négative de 1°. Il en résulte que seule la pénombre engendrée par la Terre affecte le disque lunaire dans sa quasi totalité (93%).

5 mai 17h36 UTC éclipse de Lune par la pénombre visible en Asie et Australie

 
 

 

Le Soleil passe au nœud descendant le 18 octobre, lors de la deuxième saison d'éclipses de l'année, la saison d'éclipses s'étend donc du 30 septembre au 4 novembre.

passage du Soleil au nœud descendant le 18/10/2023

Lors de cette deuxième saison d'éclipses de l'année, autour du nœud descendant, la nouvelle Lune a lieu le 14 octobre à 17h57 UTC et provoque une éclipse centrale annulaire de Soleil. 

Au moment de la nouvelle Lune, celle-ci se trouve à 397.000 km (le Soleil est 376 fois plus éloigné) et présente un diamètre de 30.1' alors que celui du Soleil est de 32.1'. L'éclipse est donc annulaire à hauteur de 94%. Elle a lieu à faible distance de l'apogée où la Lune est passée quatre jours plus tôt, dans la zone verte de l'orbite où les éclipses sont obligatoirement annulaires.

Au moment de la nouvelle Lune, celle-ci présente une latitude positive de 0.34°, elle atteindra le nœud  7h plus tard. L'éclipse concernera l'hémisphère nord.

 

18 octobre 19h 57 UTC, l'éclipse vue du Soleil, le cône d'ombre pointe sur le Costa Rica

éclipse visible depuis les Amériques

 

Le 28 octobre à 20h24 UTC a lieu la pleine Lune, 18h après son franchissement du nœud ascendant, sa latitude est positive 0.9°. La grandeur de l'éclipse partielle par l'ombre est de 12%.

éclipse visible en Europe le soir, maximum à 20h14 UTC

 

Pour plus d'information sur les éclipses voir les articles suivants du présent blog:

11/02/2015 L'éclipse totale de Soleil du 20/03/2015

11/02/2015 Le subtil mécanisme des éclipses de Soleil en série

10/07/2018 Les trois éclipses de Soleil de l'été 2018

 

 

 

champ gravitationnel de la Lune.  Wikipedia GRAIL

 

année 2023: éphémérides graphiques et quelques phénomènes célestes

Éphémérides graphiques 2023 pour le Valais central (Suisse)

Le tableau indique verticalement, pour chaque jour de l'année, depuis 13h jusqu'à 13h du lendemain, le temps s'écoulant du bas vers le haut, les instants des levers et couchers d'astres visibles à l’œil nu.

L'origine du calendrier, en bas à gauche, correspond au dimanche premier janvier 2023 à 13h. Les points qui scandent la ligne du bas matérialisent les dimanches des 52 semaines de l'année, les mêmes points de la ligne du haut figurant les lundis. Le calendrier mentionne la date de Pâques.

Pour lire l'heure des évènements astronomiques décrits on peut utiliser une règle ou une bande de papier joignant le jour choisi en bas et son lendemain en haut, puis se reporter sur les les bords de l'abaque où les heures sont mentionnées en heure légale sans tenir compte de l'heure d'été.

La partie centrale, la nuit, suit l’après-midi d'un jour et précède la matinée du lendemain. Le jour change au franchissement de la ligne 24h/0h. La portion en gris correspond à l'absence de la Lune avec un ciel sombre, celle en bleu clair signale une lune gênante pour le ciel profond. Les deux lignes bleues presque parallèles à celles du lever et du coucher du Soleil donnent l'heure du début du crépuscule astronomique de 12°. Dans cette partie centrale en forme de diabolo se concentrent les observations nocturnes.

Pour chaque jour l'instant du lever de la Lune apparait en gris, celui du coucher en rouge foncé. D'un mois lunaire au suivant, l'évolution sensible de la valeur de l'écart entre les instants de deux levers consécutifs (ou de deux couchers) résulte de la variation rapide de sa déclinaison. Mais c'est une autre histoire...

Les moments des pleines lunes figurent en blanc, ceux des nouvelles lunes en gris foncé. En cas d'éclipse de Soleil la nouvelle lune est noire et en cas d'éclipse de Lune la pleine lune est rouge.

 

Les instants des couchers du Soleil et des cinq planètes visibles à l’œil nu sont marqués par des lignes continues, ceux des levers par des lignes pointillées: un point tous les deux jours. Une couleur déterminée caractérise chaque planète: dans l'ordre: gris pour Mercure, noir pour Vénus, rouge pour Mars, violet pour Jupiter, vert foncé pour Saturne.

Il s'agit ici des instants des levers et couchers sur un horizon libre. Pour un site entouré de montagnes il faut ajouter, ou respectivement diminuer, une durée fonction de la hauteur et de la distance de l'obstacle. Compter environ 20 minutes par écart de 500 m de hauteur à 5 km de distance.

Le lever et le coucher de l'étoile Sirius, étoile principale de la constellation du Grand Chien dans l'hémisphère sud, la plus brillante du ciel, sont marqués en vert clair, l'instant de sa culmination en blanc. L'éphéméride mentionne le jour de son lever héliaque. Les mêmes renseignements pourraient figurer pour tout astre à coordonnées constantes.

La longitude retenue pour les éphémérides est celle de Sion, 7.36° est, soit -29m26s. La ligne horizontale rouge placée à cette valeur est graduée en heures sidérales de Greenwich avec pour origine le point gamma. Un corps céleste passe au méridien local à minuit lorsque le temps sidéral local coïncide avec son ascension droite. En Valais, pour Sirius dont l'ascension vaut 6h46m, cela se produit le 10 janvier.

La ligne rose qui enlace la droite du temps sidéral donne la valeur de l'équation du temps, écart entre le temps des horloges et celui du Soleil, qui est responsable de l'asymétrie entre les lignes du lever et du coucher de celui-ci.

 

Quelques phénomènes célestes à observer

L'éphéméride montre que les Soleils éclipsés du 20 avril et du 14 octobre ne seront pas visibles en Suisse car le premier n'est alors pas encore levé et le second déjà couché. De même l'éclipse de Lune par la pénombre de la Terre, le 5 mai, prend fin lorsque la Lune, à son lever, émerge à peine de l'horizon montagnard vers 22h. Mais l'éclipse partielle de Lune du samedi 28 octobre (12%) se produit de 20h35 à 21h53 et pourra être observée, assez haute dans le ciel, de plein-est à plein-sud.

 

position des nœuds de l'orbite lunaire et dates des quatre éclipses

 

La trajectoire de la Lune a été amplifiée pour visualiser les 13 pleines lunes et les 12 nouvelle lunes de l'année.

 

 

Vénus rencontre Saturne puis Jupiter, ensuite elle tangente Mars et... traverse le Soleil

 

Les pointillés en gras signalent les périodes des meilleures visibilités de Mercure et de Vénus.

Les incursions de Mercure dans la zone nocturne déterminent, sous réserve d'une inclinaison favorable de l'écliptique, sa visibilité jamais facile:

- brève apparition autour du 22 janvier le matin à 7h30 depuis un lieu élevé de la rive droite, au sud-est, au dessus du Mont Noble,

- 1ère quinzaine d'avril le soir vers 20h45 depuis la rive gauche en un lieu assez élevé pour échapper aux reliefs du nord de Sion, à l'ouest/nord-ouest. Le 12, Mercure avec une bonne magnitude de -0.3 atteint une hauteur de 12.5° avant de s'éteindre,

- 2ème quinzaine de septembre et début octobre, le matin vers 7h, plein est, période la plus favorable autour du 23/09 car Mercure s'élève alors à plus de 10°.

 

Mercure le soir en avril

 

Mercure le matin en septembre

Les intersections des lignes de l'éphéméride de même nature pour deux planètes signalent leur conjonction. C'est le cas pour la belle conjonction Vénus/Saturne du 22 janvier visible dès 18h et un coucher commun avec une très jeune Lune le 23. Même spectacle un mois plus tard, le 2 mars dès 19h, Jupiter prenant la place de Saturne. En juin et juillet Vénus voyage en compagnie de Mars. Une jeune Lune de 3 et 4 jours leur rend visite les 21 et 22 juin le soir; ce rapprochement est à voir depuis la rive gauche.

En 2023 Vénus fait une boucle pendant les mois de juillet, août et septembre et passe à la conjonction inférieure avec le Soleil le 13 août. Les lignes des couchers du Soleil et de Vénus se croisent le 4 août à 20h56 et celles des levers le 16 août à 6h30 , heures d'été. Cet écart important de 12 jours résulte de ce que la planète, lors de la conjonction, se trouve presqu'à son maximum de latitude négative de -3.4° et présente une déclinaison inférieure de plus de 7° à celle du Soleil (après juin 2004 et juin 2012 il faut attendre décembre 2117 et décembre 2125 pour observer le prochain passage de Vénus sur le disque solaire). Sa distance à la Terre est alors de 43 millions de km (0.289 UA), c'est une valeur assez moyenne pour l'astre qui se rapproche le plus de nous (après la Lune et avant Mars). Son diamètre apparent atteint une minute d'arc: celui de la Lune n'est que trente fois plus grand.

D'étoile du soir elle devient étoile du matin et elle présente donc au télescope fin juillet le soir, le croissant d'une jeune lune et début septembre le matin, celui d'une veille lune, à l'inverse de la vraie Lune. Elle règne alors sur l'aube avec une élongation maximale de 46.4° à l'ouest du Soleil le 24 octobre.

 

courses géocentriques en 2023 des planètes telluriques

 

Le 9 novembre Lune et Vénus se lèvent ensemble peu avant 4h et de 11h à midi le croissant lunaire occulte Vénus par sa corne sud. Cela se produit à 40° de hauteur et à l'azimut 32° ouest.

 

occultation de Vénus par la Lune le 9 novembre à 11h

 

Médiocre année pour Mars, observable jusqu'au petit matin pendant tout le premier semestre mais qui s'éloigne: à la mi-octobre elle est au plus loin de la Terre à 2.55 UA.

A partir de septembre on retrouve dès le coucher du Soleil, Saturne puis Jupiter en beauté. Au fil des prochaines années elles se lèveront de plus en plus tard. Jupiter dans les Poissons puis le Bélier est à la conjonction le 12/04 et passe à l'opposition le 3/11. Saturne dans le Capricorne puis le Verseau est à la conjonction le 17/02 et passe à l'opposition le 27/08.

Les dates des oppositions correspondent aux intersections des lignes du lever/coucher du Soleil et des couchers/levers de chaque planète, elles signalent les meilleures observations. Les dates des conjonctions (levers et couchers du Soleil et de la planète à peu près concomitants) marquent le milieu de la période des quelques semaines d'invisibilité.

courses géocentriques en 2023 de Mars, Jupiter et Saturne

bande équatoriale en projection de Mercator, du Verseau au Lion,

et du Lion au Capricorne

Les cartes ci-dessus représentent, en projection de Mercator, la bande équatoriale du ciel le 01/01/2023 à 0h00 avec, en vert, la "sinusoïde" de l’horizon.

Les positions des planètes sont marquées de jour en jour pour l'année entière. Celles-ci ainsi que la Lune restent généralement entre les deux lignes pointillées qui définissent une sorte de gaine à plus ou moins 6.6° de latitude écliptique autour de l'écliptique. Seule Vénus s'en extrait en été 2023 pour effectuer sa boucle comme signalé plus haut.

La bande grise de largeur variable est la trace de l'orbite de la Lune pendant les douze mois de 2023: on constate que les étoiles Aldébaran, Régulus et l’Épi échappent à l'occultation par la Lune. Par contre Antarès (magnitude 1.2) sera occultée le 18 octobre, en plein jour, entre 15h et 16h, heures locales, par une jeune lune de 3.7 jours, en croissant, à l'azimut 17° est et à 16° de hauteur. Cette occultation appartient à une série peu visible depuis nos latitudes en raison de la forte déclinaison négative -26.47° de l'étoile.

 

 

une sorte d'allégorie...écliptique, Lune, scorpion, teapot et voie lactée