Les éclipses de Soleil : Activités
Observer une éclipse de Soleil
Photographier une éclipse de Soleil
Calculer la distance Terre-Lune à partir d’une éclipse de Soleil
Autres activités : maquettes, calculs... (articles des Cahiers Clairaut)
Observer une éclipse de Soleil
Il existe deux méthodes principales pour observer le Soleil sans danger : par projection ou avec des filtres certifiés. Les techniques d’observation décrites ci-après sont valables pour les phases partielles d’une éclipse de Soleil. Quand l’éclipse est totale et uniquement pendant la phase de totalité, on observe sans aucun filtre.
Rappelons encore une fois que l’observation du Soleil peut être dangereuse si on utilise du matériel qui n’est pas prévu spécifiquement à cet usage. Et bien évidemment, il ne faut jamais observer le Soleil à l’œil nu, même pendant un temps très court.
Si vous utiliser un instrument, lunette ou télescope, pensez à occulter le chercheur ou démontez-le. Vous pouvez ensuite observer par projection ou avec un filtre pleine ouverture (voir ci-dessous).
1.Par projection (pour une éclipse partielle)
a. Le sténopé
Un simple trou d’un mm de diamètre par exemple dans une feuille de carton et une feuille blanche comme écran de projection suffisent pour observer la forme du Soleil éclipsé.
On peut améliorer le système en utilisant un tube sur lequel on aura fixé d’un côté un cache en carton percé et de l’autre une feuille de papier calque servant d’écran de projection.
Le tube est ici monté sur un pied photo. À droite, l’image du Soleil lors de l’éclipse du 20 mars 2015.
On peut également s’amuser à projeter l’image du Soleil éclipsé passant à travers les trous d’une écumoire.
b. Projection avec un instrument astronomique
On utilise une paire de jumelles, une lunette ou un télescope pour projeter l’image du Soleil sur un écran. On obtient une image bien nette. C’est une méthode absolument sans danger à condition de veiller à ce que personne ne mette l’œil à l’oculaire. Sur le montage présenté sur la photo ci-dessous, on a ajouté 4 tiges empêchant qu’une personne n’ait la mauvaise idée de regarder à l’oculaire.
Il existe cependant un risque matériel : si la lunette n’est pas bien dirigée vers le Soleil, l’image peut se former sur le bord de l’oculaire. Si celui-ci est en plastique, il peut arriver qu’une partie s’échauffe et fonde partiellement. Par prudence (et économie), on peut préférer utiliser un oculaire de faible valeur.
Montage avec une lunette pour observer une éclipse par projection.
Observation du Soleil par projection avec une vieille paire de jumelles sur pied.
Le Solarscope est un système très pratique d’observation du Soleil basé sur ce principe de projection. On peut encore en trouver dans le commerce.
2. Avec un filtre
Les seuls filtres à utiliser sont des filtres certifiés pour l’observation du Soleil comme les filtres en mylar ou en polymère ainsi que les filtres en verre (filtres spécifiques ou verres de soudeur n° 14).
Le mylar est un matériau fragile, il faut veiller à ce qu’il soit en parfait état, ni plié ni froissé.
a. Filtres pour observer à l’œil nu
- Le viséclipse est un verre de soudeur n° 14 fixé sur un support. Malheureusement, Rétina France ne les commercialise plus. On peut également utiliser des lunettes « spéciales éclipse » à condition qu’elles soient en parfait état.
- On peut réaliser soi-même un montage en fixant solidement sur un support en carton un verre de soudeur n° 14 (difficile à trouver) ou une feuille en mylar ou en polymère spéciale observation du Soleil (que l’on trouve dans les magasins d’astronomie).
À gauche, le viséclipse, au centre des lunettes spéciales éclipse et à droite, un filtre en polymère fixé sur carton.
b. Filtres devant un instrument
Il existe deux types de filtre solaire : les filtres en verre recouverts d’une couche protectrice et les filtres en mylar ou en polymère. Ces deux types de filtres sont à fixer à l’entrée de l’instrument (filtres pleine ouverture). On les trouve dans les magasins d’astronomie. Il faut vérifier que ces filtres sont bien prévus pour l’observation visuelle. Il est également possible d’obturer partiellement l’entrée de l’instrument et d’installer le filtre sur un plus petit diamètre pour éviter tout éblouissement.
Attention, certains fabricants mettent avec leur instrument un filtre solaire à visser sur l’oculaire. Mais comme toute la lumière pénètre dans le tube, ce filtre peut s’échauffer et se fendre. Il est donc fortement conseillé de ne pas utiliser ce type de filtre.
Quand on observe le Soleil avec une lunette ou un télescope, il faut penser à installer un filtre solaire sur le chercheur ou à le démonter.
Observation du Soleil avec un filtre pleine ouverture au 1/100 000 (en mylar à gauche, en verre à droite)
Compléments dans les Cahiers Clairaut
Observer le Soleil CC n° 128
Le Solarscope CC n° 123
Serez-vous privé d’éclipse si vous avez égaré vos filtres (à propos du sténopé) CC n° 86
Photographier une éclipse de Soleil
Les techniques de photo du Soleil décrites ci-après sont valables pour les phases partielles d’une éclipse.
1. Avec un dispositif par projection
Avec un simple smartphone ou un appareil photo compact, on peut photographier l’image du Soleil que l'on aura obtenue par projection avec un Solarscope, une lunette ou une paire de jumelles. Mais comme on ne peut pas se placer exactement dans l’axe, l’image est déformée et est difficilement exploitable pour des mesures comme celle de la distance de la Lune.
Soleil éclipsé photographié sur un Solarscope.
2. Avec un téléobjectif
Il suffit d’un appareil photo, sur pied de préférence, muni d’un téléobjectif assez puissant si possible. Il faut évidemment placer un filtre à l’entrée de l’appareil : filtre de soudeur, filtre en mylar..., solidement fixé.
L’éclipse du 20 mars 2015 photographiée avec un filtre en mylar placé devant un
APN reflex (capteur APS-C) muni d’un téléobjectif de 200 mm de focale.
Le Soleil n'occupe qu'une petite partie de la photo.
3. Avec une lunette ou un télescope
a. Avec un smartphone ou un appareil compact
Si on dispose d’un instrument équipé d’un filtre visant le Soleil, on peut essayer de photographier l’éclipse à travers l’oculaire mais les images ne sont pas toujours facile à faire pour deux raisons :
- tout d’abord, la lumière ambiante est très gênante et risque d’occasionner des reflets ; l’objectif de l'appareil photo doit être proche de l’oculaire ;
- ensuite, il n’est pas facile de placer l’objectif dans l’axe de l’oculaire. pour cela, on peut utiliser des systèmes de fixation que l’on trouve sur les sites ou dans les magasins spécialisés, soit pour un smartphone, soit pour un appareil compact possédant une fixation au pas Kodak.
Appareil photo compact et smartphone installés derrière l’oculaire d’une lunette.
Ce type de dispositif permet d’obtenir des photos correctes de la Lune mais est plus délicat pour la photo d’éclipse.
Le Soleil photographié avec un appareil compact fixé derrière une lunette.
On distingue bien une tache solaire et sa pénombre accompagnée d'une série de petites taches.
b. Avec un appareil photo numérique reflex sans objectif
C’est la meilleure solution pour faire de belles images d'une éclipse. L’instrument, lunette ou télescope est utilisé comme un téléobjectif donc sans oculaire (mais avec son filtre !). Le boîtier de l’APN est fixé au porte oculaire à l’aide d’une « bague T ». Cette bague est spécifique à chaque type de boîtier (Canon, Nikon...) ; un des côtés se fixe sur le boîtier, l’autre est doté d’un filetage T2 (diamètre 42 mm filetage 0,75 mm) et s’adapte sur le porte oculaire. Tous les instruments sont prévus pour accueillir ce filetage.
Il faut prévoir également un déclencheur souple pour éviter les vibrations au moment de la photo. Si on n’en dispose pas, il faut utiliser le retardateur.
L’instrument est bien évidemment muni de son filtre solaire à l’entrée. Il faut noter qu’il existe des filtres spécifiques à la photographie du Soleil, qui laisse passer davantage de lumière (1/10 000 pour une densité 4), ce qui permet de faire des poses très courtes. Mais il ne faut surtout pas utiliser ces filtres pour l’observation visuelle.
Boîtier d'APN + bague T fixé sur le porte-oculaire d'une lunette
Compléments dans les Cahiers Clairaut
Imagerie solaire
Peut-on faire de la photo astronomique simple avec un appareil numérique ?
Autres activités : maquettes, calculs... (articles des Cahiers Clairaut)
Le lunoscope : une maquette en 2D pour prévoir non seulement les dates des pleines Lunes et nouvelles Lunes de l'année mais aussi celles des éclipses de Lune ou de Soleil. Cahiers Clairaut n° 131 p 11.
L'orbiLune : une maquette tridimensionnelle, à construire soi-même, pour expliquer tous les mouvements de la Lune, ses phases et surtout les éclipses et leurs prédictions. Cahiers Clairaut n° 131 p 19.
http://acces.ens-lyon.fr/clea/archives/cahiers-clairaut/CLEA_CahiersClairaut_131_06.pdf
Quelques idées d'activités autour des éclipses : des activités en sciences physiques et des exercices en mathématiques à propos des éclipses de Lune et de Soleil. Cahiers Clairaut n° 131 p 26.
avec les solutions ici à la fin de l'article sur la structure de notre galaxie.
Jeux de Lune : avec en particulier une série de photos où il faut reconnaître les éclipses de Soleil, les éclipses de Lune et les phases de la Lune (jeu n° 2). Cahiers Clairaut n° 140 p 16.
Ecclisi di Sole : une expérience pédagogique menée avec une classe de primaire en Italie sur les éclipses de Soleil, en abordant en particulier le problème des diamètres apparents de la Lune et du Soleil de manière expérimentale. Cahiers Clairaut n° 131 p 28.
Étude d'un texte de Janssen : spectres d'absorption puis d'émission observés par Janssen lors de l'éclipse du 18 août 1868. Cahiers Clairaut n° 98 p 12.
Remue méninges : trois questions à propos d'éclipses de Soleil (avec les solutions). Cahiers Clairaut n° 112 p 36.
Une formation en deux ans en S : avec des calculs sur le pourcentage du disque solaire recouvert par la Lune lors d'une éclipse (connaissant le pourcentage, retrouver d'autres paramètres). Cahiers Clairaut n° 92 p 8
Solutions dans le n° 93 p 14 ici
Éclipses et sensation visuelle : courbe de variation de la lumière pendant une éclipse totale ou partielle.
Cahiers Clairaut n° 89 p 24
Des activités pour l’éclipse de Soleil du 3 octobre 2005 : exercices variés (distances et théorème de Thalès, diamètres apparents, pourcentage du disque solaire éclipsé, calcul de la distance de la Lune). Cahiers Clairaut n° 110 p 21
L'éclipse du 11 août 1999 : quelques calculs autour de l'éclipse du 11 août 1999. Cahiers Clairaut n° 86 p 20
L'ombre qui viendra de l'Ouest : la vitesse de l'ombre de la Lune sur la Terre lors de l'éclipse du 11 août 1999. Cahiers Clairaut n° 85 p 7