Planification avancée des éclipses solaires

Si vous ne vous êtes pas encore familiarisé avec le contenu de l’article Planification des éclipses solaires, vous devriez d’abord le consulter.

Ce que nous allons aborder

• Comment utiliser le simulateur d’éclipse en mode pleine page
• Comment afficher le profil du limbe lunaire en mode contour
• Comment afficher les grains de Baily
• Comment ajuster la valeur du rayon solaire
• Simuler la chromosphère

À qui cela s’adresse-t-il ?

Si vous êtes un chasseur d’éclipses expérimenté, vous avez probablement déjà observé de nombreux phénomènes liés aux éclipses solaires, tels que l’anneau de diamant, la couronne et les protubérances. Les chasseurs d’éclipses les plus expérimentés recherchent souvent délibérément des lieux situés vers le bord de la trajectoire de l’éclipse, où il est possible d’observer plus longtemps les grains de Baily et la chromosphère.

Cela dit, les grains de Baily sont souvent visibles près de la ligne centrale, mais leur durée est généralement plus courte. Pour les capturer, il faut savoir à quoi s’attendre, où regarder et quand.

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

Si vous connaissez déjà les logiciels d’éclipse prenant en compte le limbe lunaire, vous pouvez également 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 afin de l’afficher dans une taille beaucoup plus grande :

Lorsque vous cliquez sur le bouton Agrandir, vous verrez une page semblable à celle-ci ; vous pouvez faire une visite rapide des fonctionnalités de la page en cliquant sur « Démarrer la visite » ou sur le bouton info :

La page du simulateur d’éclipse vous offre une vue plus grande des détails de la simulation, ainsi que plusieurs outils supplémentaires utiles à la planification avancée des éclipses.

Vous pouvez également consulter ces conseils sur la gestion des performances graphiques lors de l’utilisation du simulateur.

Commandes de lecture

Les commandes de lecture de l’éclipse et les informations essentielles sont affichées en bas à gauche :

• Lecture/Pause vous permet de lire l’éclipse en temps réel ou à une vitesse accélérée (voir Planification des éclipses solaires pour plus de détails)
• Reculer/Avancer : reculez ou avancez de 10 secondes à la fois à l’aide des boutons à double chevron de part et d’autre de l’heure affichée ; ils peuvent être utilisés à tout moment, y compris pendant la lecture.

Graphique et curseur

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

• La période ne couvre que C1 à C4
• Le graphique affiche la magnitude de l’éclipse au fil du temps
• La résolution du curseur temporel est réduite à 0,1 seconde (au lieu de 10 s sur la page Carte), ce qui permet un contrôle beaucoup plus précis ; utilisez les touches fléchées gauche/droite pour modifier l’heure de 0,1 s à chaque pression lorsque la poignée du curseur est sélectionnée.

Mini-carte

La mini-carte en bas à droite indique le lieu pour lequel la simulation est configurée. Vous pouvez déplacer et zoomer cette carte comme sur la page Carte elle-même. De plus, vous pouvez faire glisser et déposer l’épingle de la carte afin de modifier le lieu sans avoir à revenir à la page Carte.

Utilisez le bouton agrandir situé en haut à droite de la mini-carte pour revenir à la page Carte.

Mode du simulateur

Le bouton situé en haut à droite permet de basculer le mode du simulateur entre « photoréaliste » (par défaut) et « contour ». La capture d’écran montre le même lieu que ci-dessus avec le mode contour activé. L’heure sélectionnée est juste après C3 :

Grains de Baily et limbe lunaire

Zoomons sur une partie de l’affichage en contour pour voir plus en détail ce qui est affiché :

Les grains de Baily sont observés principalement, mais pas exclusivement, autour de C2 et C3. Ils apparaissent lorsque la photosphère du Soleil n’est pas entièrement occultée par la Lune et devient visible dans les vallées de la surface lunaire.

Lors d’une éclipse totale, la durée des grains de Baily est généralement plus courte, car la plus grande taille angulaire de la Lune couvre entièrement le Soleil plus rapidement. Lors d’une éclipse annulaire, ils peuvent être visibles plus longtemps (Francis Baily a documenté ses grains pour la première fois après avoir observé une éclipse annulaire dans le sud de l’Écosse en 1836). Si vous vous trouvez près du bord de la trajectoire centrale, vous pouvez observer les grains bien plus longtemps, car les limbes du Soleil et de la Lune restent proches l’un de l’autre pendant toute la durée.

Lorsque la distance entre le limbe du Soleil et le limbe lunaire dépasse la profondeur des vallées lunaires visibles, il ne s’agit plus vraiment de « grains », mais d’une éclipse partielle. Toutefois, l’effet de « grains » reste possible dans les zones — un ou deux arcs — où les deux limbes demeurent proches. L’arc jaune illustré ci-dessus identifie approximativement ces zones.

Arc des grains potentiels

L’arc des grains potentiels, affiché en jaune, remplit deux fonctions :

• Il donne un simple indice visuel de l’endroit du limbe solaire où des grains pourraient être observés pendant une éclipse.
• Il constitue une optimisation des performances du simulateur, qui n’a ainsi besoin de considérer qu’un sous-ensemble du limbe solaire pour afficher sa simulation améliorée des grains (décrite ci-dessous)

À mesure que le temps écoulé depuis C2 ou C3 augmente, l’arc se divise en deux et se raccourcit, car les angles des cuspides à l’intersection du limbe solaire et du limbe lunaire deviennent plus grands. Dans cette image, la zone entre les arcs correspond simplement à une photosphère exposée, sans possibilité de formation de grains (c’est-à-dire qu’aucune montagne lunaire n’est 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 spécifiquement pour les calculs d’éclipses et d’occultations lunaires. Nous leur sommes reconnaissants à tous deux d’avoir rendu ces données disponibles.

Le limbe visible de la Lune change au fil du temps et selon la position de l’observateur en raison du phénomène de « libration » lunaire, que l’on peut facilement imaginer comme un « balancement ». Pour prédire l’apparence des grains de Baily pendant une éclipse, il faut d’abord déterminer la libration lunaire, puis sélectionner les données de profil de limbe appropriées pour le calcul ou la simulation. TPE Web le fait automatiquement.

Bien que les irrégularités du limbe lunaire aient un impact important sur l’apparence et la chronologie des éclipses, elles peuvent être difficiles à voir sans exagération verticale. Pour faciliter leur observation, nous affichons en bleu le limbe « lisse » idéalisé de la Lune et, en orange, un profil de relief exagéré du limbe réel. Ils sont affichés avec un rayon lunaire artificiellement agrandi (×1,2) afin de ne pas masquer l’échelle réelle du limbe.

Les zones où le limbe est plus irrégulier ou s’écarte davantage du limbe lisse idéalisé sont celles qui produisent un plus grand nombre de grains de Baily et/ou des durées plus longues. C’est un élément important à prendre en compte lors du choix de lieux d’observation d’éclipse destinés à observer les grains de Baily.

Commandes des grains de Baily

En haut à gauche du simulateur se trouve un curseur permettant de contrôler l’« exposition » théorique des grains. Par défaut, il est réglé sur « -16,6 EV » (ce qui équivaut à désactivé). Lorsqu’il est activé, l’apparence des grains change (« Grains améliorés ») et des commandes supplémentaires deviennent disponibles :

Les grains améliorés sont affichés dans les ±30 secondes de C2/C3 en mode contour et dans les ±12,5 secondes en mode photoréaliste. À tout autre moment, les grains standard (c’est-à-dire sans « halo de grain ») sont affichés indépendamment du réglage de l’exposition. (Nous serions ravis d’avoir votre avis sur cette approche ; il existe peut-être une meilleure solution…)

Curseur d’exposition

L’apparence des grains de Baily sur les photos et vidéos dépend de l’exposition. Si vous les photographiez avec un filtre solaire (qui équivaut généralement à un filtre ND de 16⅔ diaphragmes, avec une protection UV et IR supplémentaire), les grains apparaissent plats et non exagérés, sans « halo », comme sur cette photographie de l’éclipse annulaire du 14 octobre 2023 au Nouveau-Mexique, vers C3 :

ASE2023 aux Bisti Badlands, Nouveau-Mexique (© Stephen Trainor)

Cependant, lors d’une éclipse totale, ainsi que pour certains observateurs qui cherchent spécifiquement à les photographier pendant des éclipses annulaires, les grains de Baily sont généralement photographiés sans filtre solaire ; ils ressemblent alors davantage à ceci :

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

Le curseur d’exposition nous permet de simuler ces 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 l’interpréter qualitativement plutôt que comme une commande d’exposition strictement précise : lors du passage entre la prise de vue avec et sans filtre solaire, les autres réglages d’exposition de l’appareil changent également de manière importante. La commande d’exposition cherche simplement à refléter l’éventail d’apparences des grains de Baily couramment observées sur les photographies et les vidéos.

Commutateur limbe partiel/complet

Lorsque la commande d’exposition est réglée sur -16,6 EV, le simulateur n’effectue aucun traitement spécial supplémentaire pour afficher les grains de Baily. Il affiche le limbe lunaire précis (PRO requis pour les futures éclipses solaires) et tous les pixels du disque solaire qui ne sont pas occultés sont dessinés normalement.

Lorsque l’exposition est augmentée de -16,6 EV à une valeur supérieure, un traitement supplémentaire est effectué afin de produire l’apparence « évasée » des grains. Selon votre ordinateur, la résolution sélectionnée (voir ci-dessous) et les circonstances de l’éclipse, cela peut être exigeant en performances. Par défaut, le simulateur n’affiche le « halo de grain » que dans les zones désignées par le ou les arcs des grains de Baily (voir ci-dessus).

En général, cela convient aux éclipses totales, où la zone de formation potentielle de grains 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 activer la commande pour afficher le limbe complet :

Dans l’image de gauche, les véritables grains ne sont possibles que dans la zone limitée sous l’arc jaune, mais comme la distance entre le Soleil et le limbe de la Lune augmente vers l’extrémité des arcs, l’apparence évasée disparaît de manière inattendue. Si vous activez « limbe complet » avec le bouton situé à droite du curseur d’exposition, le simulateur affichera un « halo » sur tout le limbe du Soleil ; notez que cela peut être exigeant en performances (d’où l’icône rouge d’avertissement GPU).

Curseur de résolution

La troisième commande, le curseur de résolution des grains, détermine la résolution des données du limbe lunaire utilisées pour afficher les grains améliorés. Lorsqu’il est réglé au maximum, les 1 800 points de données du limbe lunaire (c’est-à-dire tous les 0,2° d’angle d’axe) sont utilisés. À moins que vous n’examiniez les données aux niveaux de zoom les plus élevés, cela est généralement inutile et un réglage plus bas est recommandé. Les réglages correspondent à la résolution numérique suivante :

• Max : 1 800 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 plus ancien, un réglage sur Min ou L peut être nécessaire pour éviter les problèmes de performances. Avec des réglages de résolution plus faibles, vous obtiendrez généralement de meilleurs résultats visuels avec une exposition plus élevée (une exposition plus élevée n’entraîne aucune pénalité de performances supplémentaire, dès lors que vous êtes au-dessus de -16,6 EV).

Grains en mode photoréaliste

Lorsque le simulateur est en mode photoréaliste, les grains améliorés sont affichés de la même manière. À l’heure actuelle, le simulateur ne cherche pas à afficher l’anneau de diamant ni la couronne (voir ci-dessous les commentaires sur la chromosphère), sauf si les circonstances locales de l’éclipse sont totales. Ainsi, pour une éclipse presque, mais pas tout à fait, totale, comme cet événement spectaculaire mais de courte durée de 1966, vous ne verrez que des grains :

Le rayon solaire

Le rayon solaire a fait l’objet de nombreuses discussions ces dernières années. La valeur traditionnelle de 959,63″ remonte à un article de 1891 d’Auwers. Ces dernières années, l’IAU a modifié sa valeur officielle à 959,22″.

Vous vous demandez peut-être si des différences aussi infimes ont de l’importance. Pour les grains de Baily et les heures de contact d’éclipse corrigées selon le limbe lunaire, oui. Un Soleil plus grand reste éclipsé moins longtemps.

Plusieurs chercheurs spécialisés dans les éclipses ont préconisé l’utilisation d’une valeur de rayon plus grande dans le cadre de l’observation des éclipses solaires. Bien que des valeurs plus élevées puissent ne pas s’appliquer dans d’autres circonstances astronomiques (par exemple, les observations du Soleil réalisées depuis l’extérieur de l’atmosphère terrestre), un rayon plus grand s’est révélé cohérent avec de nombreuses observations réelles d’éclipses.

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

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

À moins que vous ne soyez 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 extrêmement lumineuse qui produit notre lumière du jour — et aussi les grains de Baily). Aux moments où vous pouvez voir les grains de Baily, ainsi qu’au début et à la fin de la totalité, vous pouvez souvent également voir la chromosphère. Elle apparaît rose en raison de la fréquence de la lumière produite par les atomes d’hydrogène (émissions H-alpha).

Il n’existe aucune mesure précise de l’épaisseur de la chromosphère ; elle peut en effet varier selon les endroits à la surface du Soleil et au fil du temps. Toutefois, 2 500 km constituent une valeur médiane généralement acceptée. En nous basant sur un rayon moyen d’« éclipse » 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 affichent la chromosphère à une échelle approximativement réelle, mais avec quelques différences importantes :

• Mode photoréaliste : la chromosphère n’est affichée que 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 grains de Baily
• Mode contour : la chromosphère est affichée pour les éclipses totales comme annulaires (mais pas pour les éclipses seulement partielles), de 30 s avant C2 à 30 s après C3 ; en outre, elle n’est affichée que lorsque l’exposition des grains 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, respectivement photoréaliste et contour, tous deux issus de l’éclipse totale de 2017 (lien) :

Effet de grains chromosphériques

Outre les grains de Baily — segments discontinus de photosphère exposée — les montagnes lunaires peuvent également provoquer un effet de grains chromosphériques, par exemple (mode photoréaliste à gauche, mode contour à droite) :

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

Vous pouvez utiliser l’outil pour évaluer différents lieux de prise de vue potentiels selon qu’ils offrent une visibilité plus longue de la chromosphère ou, potentiellement, des visuels plus intéressants avec un plus grand nombre de segments de chromosphère discontinus — un fascinant sujet d’éclipse au téléobjectif !

Remarque : les captures d’écran immédiatement ci-dessus montrent une différence supplémentaire entre les modes photoréaliste et contour. En mode photoréaliste, les points du limbe lunaire sont interpolés afin d’offrir une apparence plus lisse. En mode contour, les valeurs discrètes brutes sont utilisées, afin d’éviter de suggérer que les données ont une résolution plus élevée qu’elles ne l’ont réellement (intervalles de 0,2° autour du limbe lunaire).

Quelle est la suite ?

• Vous pouvez découvrir comment nous avons vérifié la simulation des grains de Baily : Vérification de la simulation des grains de Baily
• Consultez la Note technique : Fonctionnalité des éclipses solaires
• Envisagez de rejoindre la liste de diffusion des éclipses solaires pour accéder aux discussions d’experts des éclipses du monde entier (mais gardez à l’esprit que ce n’est pas l’endroit pour les questions de débutants ; elle s’adresse davantage aux chasseurs d’éclipses engagés)