Note technique : fonctionnalité d’éclipse solaire

Si vous avez besoin d’une introduction à la fonctionnalité d’éclipse solaire dans TPE (The Photographer’s Ephemeris) Web, veuillez consulter Solar Eclipse Planning. Vous pourriez également être intéressé par :

Sources de données

Les données d’éclipse solaire sont dérivées des éléments de Bessel fournis par Fred Espenak et publiés par la NASA.

Remerciements : Eclipse Predictions by Fred Espenak, NASA/Goddard Space Flight Center Emeritus

Lorsque l’élévation de l’observateur au-dessus du niveau de la mer est utilisée comme entrée du calcul, elle est obtenue à partir de la source d’élévation dans l’application (par ex. SRTM3, AsterGDEM, Google Elevation), et peut éventuellement être ajustée par un décalage fourni par l’utilisateur.

En général, les valeurs de Delta-T utilisées dans tous les calculs d’éclipse sont celles fournies dans les éléments de Bessel. Sinon, Delta-T est obtenu à partir des sources suivantes :

Pour les années jusqu’en 2006 : valeurs issues de Jean Meeus, Astronomical Algorithms, 2e éd., p.79 Table 10.A
Pour les années 2006–2024 : valeurs tirées de http://maia.usno.navy.mil/ser7/deltat.data
Pour les années 2024–2034 : valeurs tirées de http://maia.usno.navy.mil/ser7/deltat.preds
Pour les années postérieures à 2034, nous implémentons ces expressions : https://eclipse.gsfc.nasa.gov/SEhelp/deltatpoly2004.html

Au cas par cas, nous mettons à jour les valeurs de Delta-T contenues dans les éléments de Bessel de la NASA pour les faire correspondre aux valeurs mises à jour sur les sites de l’USNO mentionnés ci-dessus. Par exemple, TSE2017 a été mis à jour de 70,3 s (NASA) à 68,8373 s (USNO), ce qui reflète mieux la valeur réelle que la valeur prédite.

Méthodes de calcul

Le calcul des caractéristiques générales d’une éclipse est basé sur Jean Meeus, Astronomical Algorithms, 2e éd.
Le calcul des circonstances locales d’éclipse et des trajectoires d’éclipse est basé sur Jean Meeus, Elements of Solar Eclipses 1951–2200 ; The Astronomical Almanac 2023 ; The Explanatory Supplement to the Astronomical Almanac, 3e éd.
Les trajectoires d’éclipse sont affichées avec une résolution de 0,1° de longitude calculée pour un observateur au niveau de la mer (voir Limitations).
Azimut, altitude et semi‑diamètres du Soleil et de la Lune sont dérivés des éléments de Bessel pour les besoins des trajectoires d’éclipse, du simulateur et des instants de contact.
Ailleurs dans l’application, ces valeurs sont calculées indépendamment. Les éphémérides utilisées pour dériver les éléments de Bessel ne sont pas nécessairement les mêmes algorithmes que ceux utilisés par l’application ; de petites différences peuvent donc être observées (de l’ordre de 0,01° ou moins).

Limitations

Les instants de contact sont calculés en supposant une Lune sphérique et lisse. Aucune correction n’est apportée au profil du limbe lunaire, qui affecte typiquement le chronométrage de C2 et C3 de quelques secondes, mais jusqu’à ~15 s dans les cas extrêmes.
L’hypothèse d’une Lune lisse limite la précision des limites nord et sud de la trajectoire d’éclipse à ±1–2 km.
Les points de trajectoire d’éclipse sont calculés à des intervalles de 0,1° de longitude (intervalle de 11,1 km à l’équateur, 7,8 km à ±45° de latitude), y compris les points de fin de trajectoire. Vérifiez toujours les circonstances locales en plaçant l’épingle principale (rouge) sur la carte — la timeline et le simulateur ne sont pas affectés par d’éventuelles approximations ou inexactitudes de la trajectoire calculée.
Les trajectoires d’éclipse sont calculées en supposant un observateur au niveau de la mer. Pour les observateurs de l’hémisphère nord situés en altitude, la trajectoire se déplacera vers le sud d’une certaine quantité en fonction des circonstances de l’éclipse, de la hauteur au‑dessus du niveau de la mer et de l’azimut de la trajectoire d’éclipse dérivée pour le niveau de la mer. L’ajustement est typiquement de l’ordre de ~500 m par 1 000 m d’altitude, mais devient plus extrême aux emplacements proches des extrémités de la trajectoire d’éclipse (c’est‑à‑dire lorsque le Soleil/la Lune sont bas au‑dessus de l’horizon).

Problèmes connus

Les trajectoires d’éclipse traversant les régions polaires (latitude > ~|66°|) ou franchissant l’anti‑méridien (|180°|) peuvent être incomplètes ou présenter des discontinuités.
De temps en temps, une ligne limite individuelle peut afficher des points isolés « errants » avec une discontinuité de latitude.
Certaines lignes limites pour des éclipses avec un |ɣ| plus élevé peuvent, après inspection rapprochée, présenter des oscillations près des extrémités de la trajectoire.
Nous espérons corriger ces problèmes dans de futures versions.
MISE À JOUR : 30 juillet 2023 – les trajectoires pour les éclipses du 1er août 2008 et du 21 juin 2039 ont été corrigées (elles présentaient auparavant des traversées fantômes de l’anti‑méridien).

Simulateur d’éclipse

La simulation prend en compte :

Le passage de la Lune devant le Soleil, avec positions et semi‑diamètres dérivés des éléments de Bessel
L’affichage de l’effet d’anneau de diamant aux angles de position des contacts prédits
Une simulation de la couronne, de la chromosphère et des protubérances solaires
L’assombrissement et l’éclaircissement du ciel (illustratif, non rigoureux)
La position de l’horizon pour les éclipses proches du lever ou du coucher du Soleil
Les variations de l’angle parallactique et de l’éphéméride physique du Soleil et de la Lune au cours du temps
La libration et le véritable profil du limbe lunaire (détails)
Les perles de Baily

La simulation NE prend PAS en compte :

La réfraction différentielle près de l’horizon : l’altitude du Soleil/de la Lune est corrigée pour la réfraction en utilisant le modèle US Standard Atmosphere, mais la forme apparente du limbe de chaque astre reste circulaire (ou référencée à un cercle dans le cas de la Lune)

Notes :

Les images utilisées pour la simulation proviennent de l’éclipse totale de 2017 (crédit : Alison Craig et Stephen Trainor).
L’apparence réelle de la couronne et des protubérances solaires varie dans le temps et ne correspond pas exactement à la simulation.
L’apparence, la forme et la luminosité tant de l’anneau de diamant que de la couronne varient considérablement selon l’exposition de votre prise de vue et le moment exact.
La chromosphère est représentée avec une épaisseur de 3,45 secondes d’arc, basée sur la valeur de 2 500 km de la NASA et l’échelle passant de 959,22″ (IAU) à 959,95″ (Quaglia et al.). Voir Planification avancée des éclipses solaires pour plus de détails sur le comportement du simulateur vis‑à‑vis de la chromosphère.

Limbe lunaire et perles de Baily

Les variations du profil d’élévation autour du limbe lunaire influent sur l’apparence des perles de Baily, en particulier aux endroits situés sur le bord de la trajectoire de totalité, ainsi que sur l’angle de position observé de C2 et C3.

Données du limbe lunaire gracieusement fournies par Kaguya/David Herald
Le simulateur affiche soit un limbe lisse soit un profil ajusté pour la libration (Kaguya/Herald) comme suit :
- Le limbe Kaguya/Herald est affiché pour les abonnés PRO pour toutes les éclipses
- Le limbe Kaguya/Herald est affiché pour les utilisateurs non‑PRO uniquement pour les éclipses passées
- Sinon, ou en cas de panne réseau ou de service web, un limbe lisse est utilisé.
Vous pouvez vérifier quel limbe est affiché en mettant le simulateur en mode contour. Si un limbe lisse est employé, tout ce qui pourrait ressembler à une « perle » n’est qu’un artefact de l’anticrénelage des pixels.
La résolution complète (1 800 points espacés de 0,2°) des données Kaguya/Herald est toujours utilisée pour l’apparence « standard » des perles (c.-à‑d. pixels bruts). Pour les perles « améliorées » (c.-à‑d. avec « éblouissement de perle »), la résolution est déterminée par le curseur de résolution.
Le rayon solaire par défaut utilisé uniquement dans le simulateur (et non pour le calcul des instants de contact) est de 959,95″ (Quaglia et al., 2021). La valeur est réglable par l’utilisateur.
En mode photoréaliste, pour les éclipses totales l’anneau de diamant simulé est affiché à l’angle de position du contact correspondant au limbe lisse standard. Utilisez le mode contour pour identifier visuellement les points de contact corrigés par le limbe.

Recommandations pour la planification

Pour la planification générale et pour les emplacements bien à l’intérieur des limites de trajectoire affichées (c’est‑à‑dire à > ~10 km des extrémités de trajectoire et des limites nord/sud), les données fournies sont censées être amplement suffisantes pour la planification.
Si vous prévoyez d’observer une éclipse depuis un emplacement proche du bord de la trajectoire de totalité ou d’annularité, ou depuis un emplacement situé en haute altitude, vous devriez consulter plusieurs sources fiables dans votre planification, en particulier celles qui prennent en compte le profil du limbe lunaire. Nous recommandons :
- le [site] de Xavier Jubier (http://xjubier.free.fr/en/site\_pages/Solar\_Eclipses.html)
- les pages NASA de Fred Espenak (https://eclipse.gsfc.nasa.gov/solar.html)
- les [logiciels] de planification d’occultation (https://occultations.org/observing/software/) via l’International Occultation Timing Association
La météo est un facteur clé pour l’observation d’une éclipse : pour des recommandations, des recherches historiques et plus encore, voir eclipsophile.com