L'éclipse totale de Lune du 9 janvier 2001

Si la météorologie est favorable, la soirée du 9 janvier prochain nous offrira le magnifique spectacle d'une éclipse totale de Lune. La totalité durera 61 minutes. Cette éclipse offrira la possibilité d'admirer et photographier un beau spectacle et l'objet de cet article est de vous fournir les éléments nécessaires à son observation. Tous les horaires sont donnés en Temps Universel, il faudra ajouter une heure pour obtenir l'heure légale en France métropolitaine. Les hauteurs et azimuts ont été déterminés pour Paris.

Fig. 1 – La chronologie du phénomène

La chronologie du phénomène, [Fig. 1]

Le premier contact du disque lunaire avec la pénombre est attendu à 17h 45min mais l'assombrissement ne deviendra perceptible que vers 18h 20min. A 18h 42min, instant de l'entrée dans l'ombre, la Lune sera à 24° de hauteur au dessus de l'horizon Est. La totalité débute à 19h 50min et se termine à 20h 51min à des hauteurs respectivement de 34° et 44°. A 20h 21min survient le milieu de totalité à 39° au dessus de l'horizon. C'est à cet instant que la Lune sera la plus sombre, même si, nous le verrons plus loin, cette éclipse a toutes les chances d'être claire. De 20h 51min à 21h 59min la Lune se dégagera progressivement du cône d'ombre et, en fin d'éclipse partielle, la hauteur sera de 53°. Durant encore une vingtaine de minutes après 21h 59min, un léger assombrissement pénombral sera encore visible.

Fig. 2 – Une éclipse claire au Nord et très sombre au Sud

Une éclipse claire au Nord et très sombre au Sud, [Fig. 2]

La lumière bleue est plus facilement absorbée par l'atmosphère terrestre que la lumière rouge. L'absorption est d'autant plus importante et sujette aux caprices de la météorologie qu'elle concerne des rayons de lumière solaire traversant l'atmosphère terrestre à basse altitude. Ces rayons seront aussi les plus déviés. La lumière très absorbée et déviée concernera donc la zone centrale de l'ombre dont la densité lumineuse sera très "météo" dépendante. La périphérie du cône d'ombre, quant à elle, sera éclairée par une lumière beaucoup moins absorbée et, de plus, indépendante de la météorologie du moment. Les éclipses centrales sont donc plus sombres que les éclipses voyant passer la Lune loin de l'axe de l'ombre.

La lumière très déviée et absorbée coupe l'axe du cône d'ombre beaucoup plus près de la Terre que les rayons de lumière peu déviés et peu absorbés. La distance Terre-Lune a donc une grande importance et les totalités proches du périhélie sont toujours plus sombres que les totalités d'aphélie.

Le 9 janvier 2001 au moment du milieu de la totalité, le centre de la Lune se trouvera à plus de 2 000 km du centre de l'ombre et à 357 400 km du centre de la Terre, donc, à 270 km seulement du périgée. Le centre de la Lune recevra la lumière réfractée à 12 km d'altitude dans l'atmosphère terrestre, le pôle Sud lunaire, les rayons très absorbés à 2 km d'altitude et le pôle Nord lunaire, les rayons peu absorbés à 25 km d'altitude.

Au milieu de cette totalité, le disque lunaire sera donc très certainement clair, voire très clair au Nord, clair au centre mais sombre voire très sombre au Sud. Globalement il faut s'attendre à une éclipse claire et si, de plus, on se réfère à l'étude statistique de Danjon¹, cette éclipse proche du maximum d'activité solaire a une plus forte probabilité d'être claire, ce qui devrait faire la joie des observateurs et des astrophotographes.

Fig. 3 – L'absorption lumineuse – 1

Fig. 4 – L'absorption lumineuse – 2

L'absorption lumineuse, [Fig. 3], [Fig. 4]

La lumière est plus ou moins absorbée selon sa couleur. Connaissant les indices de réfraction moyens et les coefficients d'absorption de chaque lumière en fonction de l'altitude dans l'atmosphère, il est facile de déterminer, pour le centre du disque lunaire, la densité optique locale pour le rouge, le jaune et le bleu, et ce, en fonction du temps. Cela permet d'avoir une idée des temps de pose photographiques à utiliser.

Ainsi, par exemple, et en faisant abstraction de la hauteur de la Lune au dessus de l'horizon, le centre du disque lunaire à 20h 21min aura en lumière jaune une densité optique égale à 3,1. Il sera donc, pour cette couleur, 10^3,1 fois moins éclatant qu'au moment d'une Pleine Lune sans éclipse. Ce 10^3,1 est égal à 1258 ; si, donc, pour photographier la Pleine Lune vous devez poser 1/1000^e de seconde, pour capter la lumière jaune au centre du disque lunaire à 20h21min le 9 janvier 2001 il faudra poser 1,3 seconde.

Fig. 5 – L'absorption atmosphérique moyenne

L'absorption atmosphérique moyenne, [Fig. 5]

Cette absorption dépend de la hauteur de la Lune au dessus de l'horizon, et donc, à un instant donné du phénomène, du site d'observation. Cette absorption est négligeable à plus de 45° de hauteur. La [Fig. 5] permet de connaître ce coefficient en fonction de l'heure pour Paris. Toujours à 20h 21min, il est égal à 1,6. S'il faut poser 1/1000^e de seconde pour photographier en lumière jaune une Pleine Lune très haute dans le ciel, à 20h 21min le 9 janvier il faudra donc poser non pas 1258 fois plus mais 1258 × 1,6 = 2013 fois plus longtemps. Le 1/1000^e de seconde va se transformer en 2 secondes de pose.

¹ très sujette à caution : voir la note et la référence bibliographique consacrées à "l'échelle de Danjon" dans la page "L'éclipse de Lune du 9 janvier 2001"