Planification avancée des éclipses solaires

Si vous ne vous êtes pas encore familiarisé avec le contenu de l’article Solar Eclipse Planning, vous devriez le consulter d’abord.

Ce que nous couvrirons

• Comment utiliser le simulateur d’éclipse en mode plein écran
• Comment afficher le profil du limbe lunaire en mode contour
• Comment afficher les perles de Baily
• Comment régler la valeur du rayon solaire
• Simulation de la chromosphère

À qui cela s’adresse-t-il ?

Si vous êtes un chasseur d’éclipses expérimenté, il est probable que vous ayez déjà observé de nombreux phénomènes solaires, comme l’anneau de diamant, la couronne et les protubérances. Les observateurs les plus expérimentés cherchent souvent délibérément des emplacements vers le bord de la bande centrale de l’éclipse, où des vues prolongées des perles de Baily et de la chromosphère sont possibles.

Cela dit, les perles de Baily sont souvent visibles près de la ligne centrale, mais elles y durent généralement moins longtemps. La clé pour les capturer est de savoir à quoi s’attendre, où regarder et quand.

Les outils de planification avancée présentés ici vous montrent précisément comment faire cela.

Si vous maîtrisez déjà des logiciels d’éclipse prenant en compte le limbe lunaire, vous pourriez aussi vouloir lire la Note technique.

Accéder à la page du simulateur d’éclipse

Vous pouvez agrandir le mini-simulateur d’éclipse affiché sur la page Carte pour le voir en taille beaucoup plus grande :

Lorsque vous cliquez sur le bouton Expand, vous verrez une page similaire à celle-ci – vous pouvez faire une visite rapide des fonctionnalités de la page en cliquant sur ‘Start Tour’ ou sur le bouton info :

La page du simulateur d’éclipse vous offre une vue agrandie des détails de la simulation, ainsi qu’un certain nombre d’outils supplémentaires pertinents pour la planification avancée des éclipses.

Vous souhaiterez peut‑être aussi consulter ces conseils sur la gestion des performances graphiques lors de l’utilisation du simulateur.

Contrôles de lecture

Les contrôles de lecture de l’éclipse et les informations clés sont affichés en bas à gauche :

• Play/Pause vous permet de lire l’éclipse en temps réel ou à vitesse accélérée (voir Solar Eclipse Planning pour plus de détails)
• Skip Back/Forward : reculez ou avancez de 10 secondes à la fois en utilisant les boutons à double chevrons de part et d’autre de l’heure affichée – ces boutons peuvent être utilisés à tout moment, y compris pendant la lecture.

Graphique et curseur

Sur la page du simulateur d’éclipse, le graphique évolue comme suit :

• La période temporelle ne couvre que C1 à C4
• Le graphique montre la magnitude de l’éclipse en fonction du temps
• La résolution du curseur temporel est réduite à 0,1 seconde (au lieu de 10 s sur la page Carte), permettant un contrôle beaucoup plus fin – utilisez les touches fléchées gauche/droite pour changer le temps de 0,1 s par pression lorsque le pouce du curseur est sélectionné.

Mini‑carte

La mini‑carte en bas à droite montre l’emplacement pour lequel la simulation est configurée. Vous pouvez faire glisser et zoomer cette carte exactement comme sur la page Carte. De plus, vous pouvez faire glisser l’épingle de la carte pour changer l’emplacement sans avoir à revenir à la page Carte.

Utilisez le bouton expand en haut à droite de la mini‑carte pour revenir à la page Carte.

Mode du simulateur

Le bouton en haut à droite bascule le mode du simulateur entre « photorealistic » (par défaut) et « outline ». La capture d’écran montre le même emplacement que ci‑dessus avec le mode contour activé. Le temps sélectionné est juste après C3 :

Perles de Baily et limbe lunaire

Zoomez sur une portion de l’affichage en contour pour voir ce qui est montré en détail :

Les perles de Baily sont observées principalement (mais pas exclusivement) autour des instants C2 et C3. Elles apparaissent lorsque la photosphère solaire n’est pas complètement obscurcie par la Lune et émerge dans les vallées de la surface lunaire.

Lors d’une éclipse totale, la durée des perles de Baily est typiquement plus courte parce que la taille angulaire plus grande de la Lune couvre le Soleil plus rapidement. Lors d’une éclipse annulaire, elles peuvent être visibles plus longtemps (Francis Baily a documenté ses perles après avoir observé une éclipse annulaire dans le sud de l’Écosse en 1836). Si vous vous trouvez près du bord du trajet central, vous pouvez observer les perles beaucoup plus longtemps, car les bords du Soleil et de la Lune restent en proximité pendant la durée.

Une fois que la distance entre le limbe solaire et le limbe lunaire dépasse la profondeur des vallées lunaires visibles, on n’observe plus vraiment des « perles » mais on retourne au domaine de l’éclipse partielle. Toutefois, le « perlage » reste possible dans les zones (un ou deux arcs) où les deux limbes restent proches. L’arc jaune montré ci‑dessus identifie approximativement ces zones.

Arc des perles potentielles

L’arc des perles potentielles, montré en jaune, sert à deux fins :

• Donner un indice visuel simple de l’endroit du limbe solaire où des perles pourraient être observées pendant une éclipse.
• Servir d’optimisation de performance pour le simulateur, de sorte qu’il n’a besoin de considérer qu’un sous‑ensemble du limbe solaire pour afficher sa simulation de perles améliorée (décrite ci‑dessous).

À mesure que le temps s’éloigne de C2 ou C3, l’arc se scinde en deux et devient plus court, les angles de cuspide à l’intersection du limbe solaire avec le limbe lunaire augmentant. Sur cette image, la zone entre les arcs est simplement de la photosphère exposée, sans possibilité de perlage (c’est‑à‑dire qu’il n’y a pas de montagne lunaire assez haute pour scinder l’arc de photosphère visible en deux) :

Données du limbe lunaire

Les données du profil du limbe lunaire proviennent de la mission japonaise ‘Kaguya’ ou SELENE, et ont été adaptées par David Herald spécialement pour les calculs d’éclipses et d’occultations lunaires. Nous sommes reconnaissants envers eux pour la mise à disposition de ces données.

Le limbe visible de la Lune change au fil du temps et selon la position de l’observateur en raison du phénomène de ‘libration’, que l’on peut le plus simplement considérer comme une sorte de « oscillation ». Pour prédire l’apparence des perles de Baily pendant une éclipse, il est d’abord nécessaire de déterminer la libration lunaire, puis de sélectionner les données de profil du limbe correctes à utiliser dans le calcul ou la simulation. TPE Web fait cela automatiquement.

Bien que la rugosité du limbe lunaire ait un impact significatif sur l’apparence et le chronométrage des éclipses, elle peut être difficile à percevoir sans exagération verticale. Pour aider à cela, nous montrons le limbe « lisse » idéalisé de la Lune en bleu et un profil de relief exagéré du limbe réel en orange. Ceux‑ci sont affichés avec un rayon lunaire artificiellement agrandi (×1,2) pour éviter de masquer l’échelle réelle du limbe.

Les zones où le limbe est plus rugueux ou s’écarte davantage du limbe lisse idéalisé sont celles qui donnent lieu à un plus grand nombre et/ou à des durées plus longues de perles de Baily. C’est un élément important à prendre en compte lors du choix d’un emplacement d’observation pour l’observation des perles de Baily.

Contrôles des perles de Baily

En haut à gauche du simulateur se trouve un curseur pour contrôler l’« exposition » notionnelle des perles. Par défaut, il est réglé sur ‘-16,6 EV’ (ce qui équivaut à off). Lorsqu’il est activé, l’apparence des perles change (« Enhanced Beads »), et des contrôles supplémentaires deviennent disponibles :

Les perles améliorées sont affichées dans ±30 s autour de C2/C3 en mode contour et dans ±12,5 s en mode photoréaliste. À tous les autres instants, des perles standard (c’est‑à‑dire sans « flare » de perle) sont affichées quelle que soit la position du contrôle d’exposition. (Nous serions ravis de recevoir vos retours sur cette approche – il peut exister une meilleure méthode…)

Curseur d’exposition

L’apparence des perles de Baily en photo et en vidéo dépend de l’exposition. Si vous les photographiez avec un filtre solaire (qui équivaut typiquement à un filtre ND filter de 16⅔ stops, avec protection UV et IR supplémentaire), les perles apparaissent plates et non exagérées, sans « flare », comme dans cette photo de l’éclipse annulaire du 14 oct. 2023 au Nouveau‑Mexique autour de C3 :

ASE2023 at the Bisti Badlands, New Mexico (© Stephen Trainor)

Cependant, pendant une éclipse totale, et pour certains observateurs cherchant spécifiquement à les photographier lors d’éclipses annulaires, les perles de Baily sont généralement photographiées sans filtres solaires ; dans ce cas elles ressemblent davantage à ceci :

Lieu : Madras, Oregon. Crédit : NASA/Aubrey Gemignani, Source

Le curseur d’exposition permet de simuler les deux situations.

Remarque sur la précision numérique : bien que le curseur soit étiqueté avec les valeurs -16,6 EV et 0 EV, il est préférable de le considérer qualitativement plutôt que comme un contrôle d’exposition strictement précis : en passant de la prise de vue avec filtre solaire à la prise de vue sans filtre, d’autres réglages d’exposition sur l’appareil changeront eux aussi de manière significative. Le contrôle d’exposition tente simplement de refléter le spectre d’apparence des perles de Baily tel qu’on le voit couramment en photo et en vidéo.

Commutateur Limb partiel/entier

Lorsque le contrôle d’exposition est réglé sur -16,6 EV, le simulateur n’effectue pas de traitement spécial supplémentaire pour afficher les perles de Baily. Il affiche le limbe lunaire exact (PRO subscription required for future solar eclipses) et les pixels du disque solaire non obscurcis sont dessinés normalement.

Lorsque le contrôle d’exposition est augmenté de -16,6 EV vers une valeur supérieure, un traitement supplémentaire est effectué pour rendre l’apparence « flare » des perles. Selon votre ordinateur, la résolution sélectionnée (voir ci‑dessous) et les circonstances de l’éclipse, cela peut être coûteux en termes de performances. Par défaut, le simulateur n’affichera le « flare » des perles que dans les zones désignées par l’arc/les arcs des perles de Baily (voir ci‑dessus).

Typiquement, cela convient pour les éclipses totales où la zone de perlage potentiel est limitée, mais peut donner une apparence visuelle inattendue pour les éclipses annulaires, en raison de la géométrie différente de ces événements ; dans ce cas, vous pouvez basculer le contrôle pour afficher le limbe entier :

Sur l’image de gauche, le véritable perlage n’est possible que dans la zone limitée sous l’arc jaune, mais comme la distance du Soleil au limbe lunaire augmente vers la fin des arcs, l’apparence « flare » disparaît de façon inattendue. Si vous activez le « full limb » à l’aide du bouton à droite du curseur d’exposition, le simulateur montrera le « flare » autour de tout le limbe solaire – notez que cela peut être coûteux en performances (d’où l’icône d’avertissement GPU en rouge).

Curseur de résolution

Le troisième contrôle, le curseur de résolution des perles, contrôle quelle résolution des données du limbe lunaire est utilisée pour afficher les perles améliorées. Lorsqu’il est réglé sur max, les 1800 points du limbe lunaire (c’est‑à‑dire tous les 0,2° d’angle d’axe) sont utilisés. À moins que vous n’inspectiez les données à des niveaux de zoom très élevés, cela est généralement inutile, et un réglage inférieur est recommandé. Les réglages correspondent à la résolution numérique suivante :

• Max : 1800 points, 0,2°
• **H:** 900 points, 0,4°
• M : 600 points, 0,6°
• L : 450 points, 0,8°
• Min : 360 points, 1,0°

Si vous utilisez un ordinateur ancien, un réglage Min ou L peut être nécessaire pour éviter des problèmes de performances. En utilisant des réglages de résolution plus faibles, vous obtiendrez généralement de meilleurs résultats visuels avec un réglage d’exposition plus élevé (une exposition plus élevée n’entraîne aucune pénalité de performance supplémentaire, une fois que vous êtes à une valeur supérieure à -16,6 EV).

Perles en mode photoréaliste

Lorsque le simulateur est en mode photoréaliste, les perles améliorées sont affichées de la même manière. À l’heure actuelle, le simulateur n’essaie pas d’afficher l’anneau de diamant ou la couronne (voir ci‑dessous pour des commentaires sur la chromosphère) sauf si les circonstances locales de l’éclipse sont totales. Ainsi, pour une éclipse quasi‑totale mais pas tout à fait totale, comme celle‑ci événement spectaculaire mais de courte durée en 1966, vous verrez uniquement des perles :

Le rayon solaire

Beaucoup de discussions ont eu lieu ces dernières années au sujet du rayon solaire. La valeur traditionnelle de 959,63″ remonte à un article de 1891 par Auwers. Ces dernières années, l’IAU a modifié sa valeur officielle à 959,22″.

Vous vous demandez peut‑être si de si petites différences ont de l’importance. Pour les perles de Baily et les instants de contact corrigés par le limbe lunaire, elles en ont. Un Soleil plus grand reste éclipsé pendant une durée plus courte.

Plusieurs chercheurs sur les éclipses ont préconisé l’utilisation d’une valeur de rayon plus grande en lien avec l’observation des éclipses solaires. Bien que des valeurs plus grandes puissent ne pas être applicables dans d’autres circonstances astronomiques (par ex. des observations du Soleil faites hors de l’atmosphère terrestre), une valeur supérieure s’est avérée cohérente avec de nombreuses observations réelles d’éclipses.

Dans le simulateur, nous utilisons par défaut la valeur 959,95″ (Quaglia, Irvine et al.). Vous pouvez toutefois ajuster cette valeur à l’aide du menu déroulant en haut à droite :

Les valeurs disponibles sont présentées avec des liens vers les sources.

Sauf si vous êtes un chasseur d’éclipses expert, il est recommandé de conserver la valeur par défaut de 959,95″.

La chromosphère

La chromosphère est une couche relativement mince (~2 500 km) de « l’atmosphère » solaire située au‑dessus de la photosphère (la zone intensément brillante qui produit notre lumière du jour – et aussi les perles de Baily). Lorsque l’on peut voir les perles de Baily, et au début et à la fin de la totalité, on peut souvent voir aussi la chromosphère. Elle apparaît rosée en raison de la fréquence de la lumière produite par les atomes d’hydrogène (émissions H-alpha).

Il n’existe pas de mesure précise de l’épaisseur de la chromosphère – en effet, elle peut varier selon les points de la surface solaire et aussi au cours du temps. Cependant, 2 500 km est une valeur médiane généralement acceptée. En se basant sur un rayon « d’éclipse » moyen de 959,95 secondes d’arc pour la photosphère, nous supposons que l’épaisseur visible de la chromosphère est de 3,45 secondes d’arc.

Les deux modes du simulateur montrent la chromosphère à l’échelle approximativement réelle, mais avec quelques différences importantes :

• Photorealistic : la chromosphère est affichée uniquement pour les éclipses totales (magnitude > 1,0), et seulement de 5 s avant C2 à 5 s après C3 ; elle est affichée indépendamment du réglage d’exposition des perles de Baily
• Outline : la chromosphère est affichée pour les éclipses totales et annulaires (pas pour les éclipses partielles uniquement), de 30 s avant C2 à 30 s après C3 – de plus, elle n’est montrée que lorsque l’exposition des perles de Baily est proche du maximum (densité optique entre 0,0 et 1,0, ou entre ~ -3,0 et 0,0 EV)

Voici deux exemples, photoréaliste et contour respectivement, tous deux issus de l’éclipse totale de 2017 (lien) :

Perlage chromosphérique

En plus des perles de Baily – segments brisés de photosphère exposée – il est également possible que des montagnes lunaires provoquent un perlage chromosphérique, par exemple (mode photoréaliste à gauche, mode contour à droite) :

Ceci montre des vallées lunaires laissant des parties de la chromosphère visibles pendant la totalité au maximum de l’éclipse de 2017.

Vous pouvez utiliser l’outil pour évaluer différents emplacements de prise de vue potentiels en fonction de leur capacité à offrir une visibilité plus longue de la chromosphère, ou potentiellement des visuels plus intéressants avec un plus grand nombre de segments de chromosphère brisée – un sujet fascinant pour la télédétection en téléobjectif !

Remarque : les captures d’écran immédiatement ci‑dessus montrent une différence supplémentaire entre le mode photoréaliste et le mode contour. En mode photoréaliste, les points du limbe lunaire sont interpolés pour donner une apparence plus lisse. En mode contour, les valeurs discrètes brutes sont utilisées, afin d’éviter toute suggestion que les données auraient une résolution supérieure à la réalité (intervalles de 0,2° autour du limbe lunaire).

Et ensuite ?

• Vous pouvez consulter la manière dont nous avons vérifié la simulation des perles de Baily : Verification of Baily’s Beads Simulation
• Consultez la Note technique : Fonctionnalité des éclipses solaires
• Envisagez de rejoindre la liste de diffusion Solar Eclipse Mailing List pour accéder aux discussions d’experts en éclipses du monde entier (mais gardez à l’esprit que ce n’est pas un lieu pour les questions de débutants – c’est plutôt destiné aux chasseurs d’éclipses engagés)