Les éclipses de Soleil totales ou partielles sont des événements spectaculaires. Comment a-t-on fait pour les prévoir ? Pouvoir anticiper ces alignements est crucial pour étudier, encore aujourd'hui, le Soleil.

L’éclipse solaire totale du 2 juillet a été l’un des événements astronomiques marquants de 2019, même si la France métropolitaine n’a pas pu assister à l’événement. La prochaine éclipse de Soleil est prévue pour le 26 décembre (ce sera une éclipse annulaire, c’est-à-dire partielle). Mais comment s’y est-on pris pour réussir à prévoir les éclipses solaires ? Et pourquoi est-ce utile aux scientifiques de savoir les prédire ?

Avant tout, on peut rappeler que l’existence des éclipses est le fruit d’un hasard. « Le fait que le Soleil et la Lune aient le même diamètre apparent vu de la Terre est un coup de chance. D’ailleurs, on sait que la Lune s’éloigne de la Terre. Un jour, il n’y aura plus d’éclipse solaire totale », nous explique Léa Griton, docteure en astrophysique et chercheuse à l’IRAP (Institut de Recherche en Astrophysique et en Planétologie) à Toulouse.

L’alignement lors d’une éclipse solaire. // Source : Wikimedia/CC/lunity (image recadrée et modifiée)

Quand a-t-on commencé à prédire les éclipses ?

« Les premières prédictions d’éclipses remontent à l’Antiquité », indique à Numerama Nicolas Lefaudeux, ingénieur en optique et photographe amateur, passionné par les éclipses. Comme l’explique l’Observatoire de Paris, une des plus anciennes prédictions d’éclipse connues date de 731 avant J.-C. : il s’agissait alors d’une éclipse de lune. La prédiction, que l’on attribue aux Babyloniens, mentionnait même que la Lune n’était alors pas visible, car elle n’était pas levée.

D’autres traces historiques babyloniennes montrent des éléments qui ont pu permettre de prédire des éclipses, comme des tablettes contenant des saros. On parle de saros pour désigner une période de 18 ans et 11 jours, qui sert à prédire approximativement le retour des éclipses (à la fois de Soleil et de Lune). En Chine aussi, des éléments permettant de déterminer la date des éclipses de Lune ont été retrouvés. On ignore si les saros ont aussi permis de prédire les éclipses de Soleil à cette époque. La technique du saros est limitée : elle permet de prévoir la date d’une éclipse de Soleil, mais pas d’indiquer d’où elle est visible.

L’éclipse solaire est plus compliquée à prédire que l’éclipse lunaire

« Les éclipses de Lune sont plus aisées à prévoir que les éclipses de Soleil, poursuit Nicolas Lefaudeux. Les éclipses de Lune sont visibles de tout point de la Terre où la Lune est visible. Prévoir l’alignement Soleil-Terre-Lune est suffisant pour prévoir l’éclipse. » Qu’est-ce qui change avec une éclipse solaire ? « Les éclipses de Soleil ne sont visibles que sur une zone limitée de la Terre. Il faut prévoir l’alignement des astres et la position de l’éclipse sur la surface terrestre pour prévoir l’éclipse », indique le spécialiste.

Les étapes d’une éclipse de Soleil totale. // Source : Flickr/CC/Jeff Geerling (photo recadrée)

Tout change avec les lois de Kepler

Que manquait-il pour commencer à prédire plus précisément les éclipses ? Une connaissance plus pointue sur le mouvement des astres, nous explique Nicolas Lefaudeux. « Une fois que l’on a abandonné la vision d’un monde géocentrique pour adopter celle d’un monde héliocentrique, on a compris comment prévoir les éclipses plus précisément », raconte le photographe amateur. Avec les lois de Kepler, établies au début du 17e siècle, il devient possible de calculer plus précisément les orbites pour prédire les éclipses. Les lois de Newton, énoncées à la fin du siècle, permettent ensuite de mieux comprendre les orbites elles-mêmes (pourquoi elles sont ainsi).

Un astronome a utilisé ces nouvelles connaissances pour réussir à prédire une éclipse : il s’agissait d’Edmond Halley. L’éclipse solaire totale du 3 mai 1715 reste associée à ce scientifique britannique. C’est à partir du même principe qu’il a prédit le retour de la comète de Halley, corps parent de plusieurs essaims d’étoiles filantes, en 1758.

Sait-on parfaitement prédire les éclipses aujourd’hui ?

Il reste encore des choses à perfectionner. « On connaît bien la Terre en trois dimensions, on connaît la distance entre la Terre et la Lune, ainsi que la forme de la Lune. Le paramètre que l’on connaît moins bien, c’est la taille du Soleil. Il pourrait être plus grand d’une centaine de kilomètres, par rapport à ce que l’on estime aujourd’hui », explique Nicolas Lefaudeux.

Une éclipse de Soleil partielle. // Source : Flickr/CC/David Paleino (photo recadrée)

Pouvoir prédire les éclipses n’est donc pas seulement intéressant pour leur aspect spectaculaire : ces événements renseignent les chercheurs sur les caractéristiques du Soleil. « Les éclipses ont permis aux scientifiques de découvrir ce qu’on appelle la couronne solaire, c’est-à-dire l’atmosphère du Soleil, résume Léa Griton. Lors d’une éclipse, la source principale de lumière est cachée, ce qui permet de voir la lumière émise par les gaz autour du Soleil, très faible par rapport à la lumière émise par le Soleil lui-même. »

Ce plasma apparaît clairement sur les photographies des éclipses, comme ce cliché pris lors de l’éclipse du 21 août 2017. « Les éclipses permettent de mieux comprendre cette matière, qui représente 99 % de la matière connue dans l’univers. On peut ainsi en savoir davantage sur le vent solaire qui se propage vers la Terre, et plus largement étudier les interactions entre les planètes et le Soleil  », conclut Léa Griton. Anticiper les éclipses solaires, c’est aussi se donner les moyens de percer les secrets de notre étoile.

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