Quelque part sur Terre, la Lune obscurcit le Soleil en moyenne tous les 18 mois. Restez au même endroit, cependant, et l'attente est beaucoup plus longue : une éclipse solaire totale revient au même endroit seulement une fois tous les 360 à 410 ans en moyenne. C'est précisément cette rareté qui pousse les gens à traverser les continents pour se tenir à l'ombre de la Lune pendant quelques instants fugaces.
Une éclipse solaire se produit lorsque la Lune passe directement entre le Soleil et la Terre, projetant une ombre étroite sur la surface de la planète. À l'intérieur de cette ombre, le jour se transforme brièvement en crépuscule, et l'atmosphère externe normalement invisible du Soleil s'éclaire brièvement. Ce qui suit est ce que des siècles d'observation des éclipses, et plus d'un siècle de physique des éclipses, ont révélé.
Une fois tous les trois siècles : Combien rare (et combien de temps) la totalité peut-elle être
Même dans des conditions parfaites, la totalité ne dure pas longtemps. Lorsqu'une éclipse se produit avec la Lune très près du périgée, son approche la plus proche de la Terre, la trace de l'ombre peut s'élargir jusqu'à 267 km (166 milles), et la totalité elle-même peut durer plus de 7 minutes. Les éclipses réelles atteignent rarement ce plafond : la plus longue calculée à ce jour ne se produira que le 16 juillet 2186, lorsque la totalité sur la Guyane du Nord durera 7 minutes 29 secondes.
Les éclipses comme celle-ci sont prévisibles des siècles à l'avance car elles se répètent selon un rythme fixe appelé saros. Un cycle complet couvre exactement 223 mois synodiques, ce qui équivaut à 18 ans, 11 jours et 8 heures, ainsi que des correspondances proches à deux autres rythmes lunaires, les mois draconitique et anomalistique. Connaître ce rythme permet aux astronomes de calculer, des siècles à l'avance, exactement combien de temps une ville donnée devra attendre pour son prochain aperçu de la totalité.
L'éclipse de 1919 qui a réécrit la physique
Aucune éclipse n'a fait plus pour la science que celle de 1919. Lorsque la totalité a balayé les tropiques cette année-là, l'astronome Arthur Eddington a observé la lumière des étoiles frôlant le bord du Soleil et a constaté qu'elle s'était courbée, exactement comme l'avait prédit la théorie naissante de la relativité générale d'Einstein. Quelques mois plus tard, le 8 novembre 1919, les résultats ont été annoncés à Londres, marquant la fin du modèle centenaire de la gravité de Newton et le début de celui d'Einstein.
Albert Einstein, le Berlinois de 40 ans à l'origine de l'idée, est devenu pratiquement du jour au lendemain le plus grand scientifique du monde. Les mesures de 1919 elles-mêmes n'étaient cependant pas parfaitement uniformes : la courbure de la lumière enregistrée au site d'observation à Príncipe s'est avérée légèrement inférieure à la valeur prédite, tandis que la lecture du site brésilien s'est avérée légèrement supérieure – un écart que les critiques souligneraient pendant des décennies.
Comportement étrange de la gravité pendant la totalité
La relativité n'a pas été confirmée qu'une seule fois. Des décennies plus tard, le satellite Hipparcos de l'ESA, qui a volé de 1989 à 1993, a suivi la lumière des étoiles avec une précision suffisante pour fournir la confirmation la plus claire de cette même prédiction de 1919.
Cependant, tout ce qui concerne les éclipses et la gravité ne s'aligne pas parfaitement. Une étude mesurant la gravité pendant une éclipse solaire totale a détecté une petite anomalie bien réelle, un décalage de 7,0 ± 2,7 × 10^-8 m/s² de la traction locale de la gravité, et ses auteurs ont suggéré que le résultat pourrait pointer vers une sorte d'effet d'écrantage pendant la totalité. C'est un rappel qu'un siècle après Eddington, une éclipse totale donne toujours aux physiciens une chance de tester la gravité d'une manière qu'aucun laboratoire sur Terre ne peut faire.
La couronne cachée du Soleil
Une éclipse totale est essentiellement le seul moment où quelqu'un se trouvant sur Terre peut voir la couronne, l'atmosphère externe du Soleil, à l'œil nu. Elle se comporte comme une inversion étrange de la manière dont la chaleur fonctionne normalement : la surface visible du Soleil tourne autour de 4500-6000°C, pourtant la couronne ténue au-dessus grimpe au-delà d'un million de degrés Celsius, un saut que les physiciens ne peuvent toujours pas expliquer complètement.
Les gens documentent cet anneau de lumière étrange depuis plus de mille ans – le récit le plus ancien connu d'une couronne observée provient de Constantinople en 968 après J.-C. Parce que la totalité naturelle est si courte, l'Agence spatiale européenne a construit un moyen d'en créer davantage : la mission Proba-3 à double satellite fait voler un satellite devant le Soleil pour le bloquer pour l'autre, produisant des éclipses artificielles qui s'accumulent jusqu'à 1000 heures de temps d'observation sur deux ans, bien plus que ce qu'aucune éclipse naturelle ne pourrait jamais offrir.
Perles de lumière et la première photographie d'éclipse
Dans les secondes avant et après la totalité, la lumière solaire qui s'échappe à travers les vallées sur le bord irrégulier de la Lune se brise en une série de points lumineux. En 1715, des décennies avant que quiconque ne propose un nom pour ce phénomène, l'astronome Edmund Halley a été la première personne à consigner ce que nous appelons maintenant les perles de Baily et l'effet de diamant.
La photographie a rattrapé l'astronomie plus d'un siècle plus tard. La plus ancienne photographie connue d'une éclipse solaire a été prise le 28 juillet 1851 par Julius Berkowski, qui a utilisé le procédé du daguerréotype, la technique fragile de la plaque d'argent derrière certaines des plus anciennes images photographiques survivantes.
L'éclipse américaine de 2017, en chiffres
L'éclipse la plus observée dans les souvenirs récents a balayé la côte à côte à travers les États-Unis en août 2017, son chemin de totalité touchant à la fois le Pacifique et l'Atlantique – quelque chose qui n'était pas arrivé depuis 1918.
Cette ombre était énorme : elle a balayé environ 16 pour cent de la surface entière des États-Unis, bien que la majeure partie de ce chemin ait traversé l'océan ouvert plutôt que la terre. Au sol, la totalité s'est attardée le plus longtemps sur le parc d'État de Giant City dans le sud de l'Illinois, juste à l'extérieur de Carbondale, se prolongeant pendant 2 minutes 41,6 secondes – la plus longue durée que n'importe quel endroit sur terre ait expérimentée ce jour-là.