Éclipses et nœuds lunaires : pourquoi pas tous les mois ?

S’il y a une nouvelle lune et une pleine lune chaque mois, pourquoi n’y a-t-il pas aussi une éclipse solaire et une éclipse lunaire chaque mois ? La réponse tient à la géométrie des orbites. La phase lunaire indique la position générale de la Lune par rapport à la Terre et au Soleil, mais, pour qu’une éclipse se produise, les corps doivent aussi être alignés avec suffisamment de précision.

La NASA indique que la Terre, la Lune et le Soleil s’alignent suffisamment pour produire entre quatre et sept éclipses par an. L’inclinaison de l’orbite lunaire aide à comprendre pourquoi cela ne se produit pas à chaque cycle des phases : la Lune passe généralement au-dessus ou au-dessous de la ligne d’alignement.

Une orbite inclinée et deux nœuds

L’orbite de la Lune est inclinée d’environ 5 degrés par rapport au plan de l’orbite terrestre autour du Soleil. À la nouvelle lune, la Lune se trouve entre la Terre et le Soleil, mais elle passe souvent au-dessus ou au-dessous de la direction exacte qui permettrait à son ombre d’atteindre la Terre. À la pleine lune, la Terre se trouve entre le Soleil et la Lune, mais celle-ci passe généralement au-dessus ou au-dessous de l’ombre terrestre.

Le Musée virtuel des sciences du CSIC explique que, si les deux plans coïncidaient, une éclipse solaire pourrait se produire à chaque nouvelle lune et une éclipse lunaire à chaque pleine lune. Comme ils ne coïncident pas, les phases ne garantissent pas à elles seules une éclipse.

Les nœuds lunaires sont les deux points où l’orbite inclinée de la Lune croise le plan de l’orbite terrestre. La ligne qui relie ces points s’appelle la ligne des nœuds. Son orientation compte : lorsqu’elle pointe dans la direction du Soleil, une nouvelle ou une pleine lune qui se produit près d’un nœud peut placer les trois corps dans la configuration nécessaire. Le Soleil, la Terre et la Lune n’ont pas à s’approcher des nœuds ; ce sont la position de la Lune et l’orientation de la ligne des nœuds qui rendent l’alignement possible.

La phase indique le type d’éclipse

Lors d’une éclipse solaire, la Lune passe entre la Terre et le Soleil. Elle ne peut se produire qu’à la nouvelle lune. Si l’alignement permet à l’ombre lunaire d’atteindre une zone de la surface terrestre, le Soleil y est totalement ou partiellement occulté.

Lors d’une éclipse lunaire, la Terre passe entre le Soleil et la Lune, et son ombre assombrit le satellite. Ce phénomène se produit à la pleine lune. Dans les deux cas, la Lune doit être près d’un nœud afin que l’inclinaison de son orbite ne décale pas l’alignement. La phase détermine ainsi quelle configuration peut se produire, tandis que les nœuds aident à déterminer si cette configuration peut provoquer une éclipse.

La visibilité est également différente. Selon la NASA, une éclipse lunaire peut être observée depuis la moitié de la Terre. Lors d’une éclipse solaire, l’ombre de la Lune à la surface terrestre mesure environ 480 kilomètres de large. L’ombre centrale est la zone où le Soleil est complètement occulté ; la pénombre est celle où il est partiellement assombri. C’est pourquoi la totalité d’une éclipse solaire ne s’observe que dans une bande plus étroite que les régions depuis lesquelles une éclipse partielle peut être vue.

Les saisons d’éclipses

Une saison d’éclipses est une période durant laquelle le Soleil est suffisamment proche d’un nœud lunaire pour qu’une éclipse puisse se produire si la phase adéquate coïncide. L’explication publiée par Helioclipse estime sa durée à environ 31 à 37 jours, les saisons étant séparées par quelque 173,3 jours. Comme une saison peut durer plus d’un mois, des phases lunaires favorables à une éclipse solaire et à une éclipse lunaire peuvent se produire pendant cette période.

Le CSIC décrit une autre mesure associée : l’année d’éclipses, définie comme l’intervalle entre deux moments consécutifs où le Soleil et un nœud lunaire se retrouvent dans la même direction. Elle dure 346,62 jours. Selon le musée, la ligne des nœuds tourne lentement dans le sens opposé au mouvement de la Lune et accomplit un tour tous les 18,6 ans. Ces mouvements aident à comprendre pourquoi les possibilités d’alignement reviennent périodiquement.

Le Saros : des cycles presque concordants

Le temps qui sépare deux nouvelles lunes, appelé mois synodique, est de 29,53 jours. Comme cette durée et celle de l’année d’éclipses ne sont pas des multiples exacts l’une de l’autre, le retour d’une phase et d’une configuration favorable ne reproduit pas immédiatement la même position. Le CSIC explique que la relation entre les deux périodes donne naissance au cycle du Saros, d’environ 6 585,78 jours, soit approximativement 18 ans et 11,3 jours.

L’explication du musée compare 19 années d’éclipses — 19 × 346,62 = 6 585,78 jours — à 223 mois synodiques — 223 × 29,53 = 6 585,19 jours. Ces intervalles sont très proches, mais pas identiques. Le Saros décrit la répétition approximative de la configuration du Soleil, de la Terre et de la Lune, et non une reproduction exacte de toutes les conditions d’observation.

L’inclinaison de l’orbite explique pourquoi une éclipse n’accompagne pas chaque nouvelle ou pleine lune ; les nœuds et l’orientation de leur ligne indiquent quand l’alignement peut se produire. Les saisons et les cycles décrivent, quant à eux, le retour de ces possibilités. La phase, la position de la Lune et la géométrie orbitale sont des éléments distincts d’une même explication.