Pourquoi la Lune rougit-elle parfois pendant une éclipse totale de Lune ?

La teinte rouge (« Lune de sang ») vient de la diffusion de Rayleigh dans l’atmosphère terrestre : les rayons bleus sont plus diffusés, les rouges sont réfractés dans le cône d’ombre et éclairent faiblement la Lune. Sur le schéma les couleurs sont conventionnelles ; la diffusion atmosphérique n’est pas calculée.

Si le Soleil est beaucoup plus grand que la Terre, comment la Terre jette-t-elle une ombre sombre jusqu’à la Lune ?

L’ombre est un long cône qui se resserre. Le Soleil est grand, mais loin, donc le cône de la Terre est encore large. À la distance de la Lune, le diamètre de l’ombre est environ trois fois celui du disque lunaire, si bien que la Lune peut entrer tout entière dans l’ombre.

Pourquoi n’y a-t-il pas d’éclipse de Lune à chaque pleine Lune ?

L’orbite de la Lune est inclinée d’environ 5° sur le plan de l’orbite terrestre (l’écliptique). À la plupart des pleines Lunes, la Lune passe au nord ou au sud de l’ombre terrestre. Il y a éclipse seulement près d’une syzygie — alignement presque exact Soleil–Terre–Lune, en général 2 à 4 fois par an.

En quoi une éclipse par la pénombre diffère-t-elle d’une éclipse partielle ?

Dans une éclipse partielle, une partie de la Lune entre dans l’ombre sombre — on voit une « morsure » nette sur le disque. Dans une éclipse par la pénombre, la Lune ne traverse que la pénombre extérieure, faible : l’assombrissement est léger et souvent presque invisible à l’œil nu, parce qu’une partie du disque solaire éclaire encore la Lune.

Géométrie d’une éclipse de Lune

Soleil, Terre et Lune : l’ombre de la Terre sur la Lune ; éclipses totale, partielle et par la pénombre (schéma).

À propos du modèle

La géométrie d’une éclipse de Lune : à la pleine Lune, la Lune entre dans l’ombre de la Terre. L’ombre se compose du cône d’ombre et de la pénombre : dans l’ombre, le disque solaire est entièrement caché par la Terre ; dans la pénombre, seule une partie de la lumière parvient à la Lune. Les cônes d’ombre se construisent par triangles semblables à partir des rayons du Soleil R_s, de la Terre R_e et de la Lune R_m et des distances Terre–Soleil d_s et Terre–Lune d_m. La longueur de l’ombre terrestre vaut approximativement L_u ≈ (R_e · d_s) / (R_s − R_e). Les orbites sont prises circulaires et dans un même plan ; l’inclinaison de l’orbite lunaire sur l’écliptique se règle à part — c’est elle qui fait qu’il n’y a pas d’éclipse à chaque pleine Lune. Sur le schéma on voit les éclipses totale, partielle et par la pénombre, et la courbure de l’ombre terrestre sur le disque lunaire.

Public : Première, terminale et L1 : éclipses de Lune, géométrie de l’ombre, écliptique.

Notions clés

éclipse de Lune
ombre (cône d’ombre)
pénombre
cône d’ombre
écliptique
syzygie
pleine Lune

Comment ça marche

Une éclipse de Lune a lieu à la pleine Lune, lorsque la Lune entre dans l’ombre de la Terre. Le cône d’ombre est la région où le Soleil est entièrement caché par la Terre ; dans la pénombre n’arrive qu’une partie de la lumière solaire. L’orbite de la Lune est inclinée, donc il n’y a pas d’éclipse à chaque pleine Lune.

Formules

Même construction par tangentes que pour les éclipses de Soleil, mais l’écran est la Terre, et la Lune est dans le cône d’ombre.

Questions fréquentes

Pourquoi la Lune rougit-elle parfois pendant une éclipse totale de Lune ?: La teinte rouge (« Lune de sang ») vient de la diffusion de Rayleigh dans l’atmosphère terrestre : les rayons bleus sont plus diffusés, les rouges sont réfractés dans le cône d’ombre et éclairent faiblement la Lune. Sur le schéma les couleurs sont conventionnelles ; la diffusion atmosphérique n’est pas calculée.
Si le Soleil est beaucoup plus grand que la Terre, comment la Terre jette-t-elle une ombre sombre jusqu’à la Lune ?: L’ombre est un long cône qui se resserre. Le Soleil est grand, mais loin, donc le cône de la Terre est encore large. À la distance de la Lune, le diamètre de l’ombre est environ trois fois celui du disque lunaire, si bien que la Lune peut entrer tout entière dans l’ombre.
Pourquoi n’y a-t-il pas d’éclipse de Lune à chaque pleine Lune ?: L’orbite de la Lune est inclinée d’environ 5° sur le plan de l’orbite terrestre (l’écliptique). À la plupart des pleines Lunes, la Lune passe au nord ou au sud de l’ombre terrestre. Il y a éclipse seulement près d’une syzygie — alignement presque exact Soleil–Terre–Lune, en général 2 à 4 fois par an.
En quoi une éclipse par la pénombre diffère-t-elle d’une éclipse partielle ?: Dans une éclipse partielle, une partie de la Lune entre dans l’ombre sombre — on voit une « morsure » nette sur le disque. Dans une éclipse par la pénombre, la Lune ne traverse que la pénombre extérieure, faible : l’assombrissement est léger et souvent presque invisible à l’œil nu, parce qu’une partie du disque solaire éclaire encore la Lune.

Poursuivez avec des thèmes proches de cette catégorie — ou les 51 de «Astronomie et le ciel».

Toute la catégorie →

NouveauCollège–lycée

Éclipse de Soleil

Lancer la simulation

La Lune entre le Soleil et la Terre : tailles angulaires des disques, cônes d’ombre et de pénombre, inclinaison de l’orbite sur l’écliptique.

NouveauCollège–lycée

Phases de la Lune

Lancer la simulation

Positions relatives du Soleil, de la Terre et de la Lune, et mois synodique. La fraction éclairée est fixée par l’angle de phase.

NouveauCollège–lycée

Verrouillage gravitationnel de la Lune

Lancer la simulation

Rotation synchrone : c’est toujours le même hémisphère de la Lune qui est tourné vers la Terre.

NouveauCollège–lycée

Mouvement rétrograde de Mars

Lancer la simulation

La Terre dépasse Mars : boucle apparente de mouvement rétrograde sur le fond d’étoiles (schéma).

NouveauCollège–lycée

Résonance spin-orbite

Lancer la simulation

Lune 1:1 et Mercure 3:2 — animations schématiques de la rotation synchrone et résonante.

NouveauCollège–lycée

Phases de Vénus (Galilée)

Lancer la simulation

Géométrie héliocentrique des phases de Vénus : à la conjonction supérieure, disque presque plein mais petit ; à l’inférieure, grand croissant. Encadré : vue depuis la Terre.

Géométrie d’une éclipse de Lune

À propos du modèle

Comment ça marche

Formules

Questions fréquentes

Simulations voisines

Éclipse de Soleil

Phases de la Lune

Verrouillage gravitationnel de la Lune

Mouvement rétrograde de Mars

Résonance spin-orbite

Phases de Vénus (Galilée)

Géométrie d’une éclipse de Lune

À propos du modèle

Comment ça marche

Formules

Questions fréquentes