Retour sur l’éclipse partielle du 4 janvier 2011: les deux plus gros satellites de la Terre masquent le soleil

Superbe ! On voit souvent de belles photos astronomiques mais celle-ci est vraiment très spectaculaire. Elle a été prise depuis la région de Mascate dans le sultanat d'Oman le 4 janvier 2011 à 9h09, pendant l'éclipse partielle de Soleil. Thierry Legault, son auteur, a accepté que je la publie sur le blog Un autre regard sur la Terre.

Photographie du transit solaire de la station spatiale internationale pendant l’éclipse partielle de
soleil du 4 janvier 2011. En zoomant sur l'ISS, on distingue bien les ensembles de panneaux solaires.
Crédit image : Thierry Legault (voir ici les conditions d’utilisation)

Deux « éclipses » pour le prix d’une…

Cette photo exceptionnelle montre bien sûr l’ombre de la Lune devant le soleil mais, c’est ce qui est le plus spectaculaire ici, elle immortalise le passage de la Station Spatiale Internationale (ISS) devant le soleil (transit solaire).

Cette image représente donc trois « plans » dans l'espace, de plus en plus éloignés du photographe :

• L’ISS, d’abord, à une altitude de 360 km, soit à 510 km de distance du photographe au moment de la pris de vue (selon les calculs d’orbite effectués pour la journée du 4 janvier). L’ISS est le plus gros satellite artificiel de la Terre (deuxième plus gros satellite de la Terre). A terre, elle recouvrirait la surface d'un terrain de football.
  
• La Lune, ensuite, satellite naturel de la Terre, 800 fois plus loin, à environ 400.000 km.
• Le soleil, enfin, 300.000 fois plus loin, à 150 millions de kilomètres.

Des russes, des américains et un européen en ombres chinoise...

On ne prend ce genre de photographie par hasard, ou alors on a vraiment beaucoup de chance ! Avec une vitesse sur son orbite de 7,8 km/s, la durée du transit de l’ISS devant le soleil est de 0,86 seconde : un intervalle de moins d’une seconde pendant lequel il faut décider du meilleur moment pour appuyer sur le déclencheur.

Pour réussir cette photo, Thierry Legault a utilisé une Lunette Takahashi FSQ-106ED sur monture EM-10 et un appareil Canon 5D mark II. Il a choisi une pose de 1/5000ème de seconde et une sensibilité de 100 ISO. Le travail de préparation pour le choix de l’heure exacte a été effectué avec le logiciel Calsky.

Thierry Legault est ingénieur. Passionné d’astronomie, son parcours d’astronome amateur l’a amené à se spécialiser en astrophotographie et en particulier à l’utilisation des caméras CCD. Un des pionniers dans ce domaine est Christian Buil et les membres de l’association AUDE (Association des utilisateurs de détecteurs électroniques). Au début des années 80, l’apparition de ces CCD et le développement de l’informatique personnelle ont beaucoup stimulé l’astrophotographie et la spectrographie amateurs. Des centaines d’amateurs des associations Planète Sciences, de l’Association Française d’Astronomie, de la Société d’Astronomie Populaires se sont passionnés pour cette technique qui a fini par détrôner la photographie argentique.

Thierry Legault a à son actif plusieurs photographies de transits de la navette spatiale ou de l’ISS devant le soleil. Certaines ont été retenues comme « image du mois » (par exemple par la NASA).

Un de ses domaines de prédilection est la photographie dite « H alpha », c’est-à-dire avec un filtre à bande étroite centré sur la longueur d’onde de 656,28 nanomètres, correspondant à une raie d’émission particulière de l’atome d’hydrogène (transition de niveau d’énergie des électrons). Cette raie Hα est utilisée en astronomie pour étudier le contenu en l’hydrogène ionisé des nuages de gaz. Thierry Legault est co-auteur avec Serge Brunier du Le Grand Atlas de la lune édité par Larousse en 2004.

Pour la petite histoire, au moment où cette photo montrant l’ISS en ombres chinoises a été prise, l’équipage de la station internationale (expédition 26) est composé de deux américains (Scott J. Kelly et Catherine Coleman), trois russes (Alexander Kaleri, Oleg Skripochka et Dmitry Kondratyev) et un européen, l’italien Paolo Nespoli. Un relève partielle sera assurée en mars 2011 par le vol Soyuz TMA-21.

La configuration actuelle de la station spatiale internationale avec ses dimensions principales. Elle occupe presuqe exactement la surface d'un terrain de football. Extrait d’un document de la direction des vols habités de l’Agence Spatiale Européenne (ESA).

Astronomie et observation de la terre : ça se télescope souvent…

Le blog Un autre regard sur la Terre aborde régulièrement des sujets où il est davantage question d’astronomie que d’observation de la Terre. Il y a pour moi au moins trois raisons qui expliquent les similitudes entre ces deux domaines et justifient l’intérêt de les aborder ensemble :

• Les orbites et les mouvements des satellites : les lois physiques de base restent les même : gravitation, lois de Kepler, etc.
• Les caractéristiques des instruments d’observation : les défis que doivent relever les capteurs et les optiques utilisés en télédétection et en astronomie.
• L’apport scientifique des techniques d’observation à distance, qu’il s’agisse de la planète Terre, des planètes du système solaire ou des objets célestes lointains.

S’intéresser à une des deux disciplines aide souvent à mieux comprendre l’autre et surtout à mieux appréhender les lois physiques générales qui s’appliquent.

En savoir plus :

• Plein les yeux sur la page perso de Thierry Legault et ses autres photographies du soleil et d’autres objets célestes.
• Sur le blog Un autre regard sur la Terre, d’autres articles où il est question de Lune ou de Station Spatiale Internationale : Un satellite artificiel observe notre satellite naturel : La lune vue par le satellite Ikonos, Les inondations en Pologne vues par l’équipage de la Station Spatiale Internationale (ISS), Mardi 24 août à 17h05 UTC : c'est presque l'apogée d'une petite pleine lune... mais toujours pas de nuit des deux lunes en 2010 !, 30 août 2010 : les astronautes de la station spatiale internationale photographient l’ouragan Earl au dessus de l’atlantique.
• Sur le site de l’Agence Spatiale Européenne, un document sur la configuration et les dimensions de l’ISS.
  
• Le site avec les outils Calsky.
• Les activités astronomie sur le site de Planète Sciences.
  

Suggestions d’utilisations pédagogiques en classe :

• Travaux sur les orbites des planètes et des objets célestes et détermination d’évènements particulier (transits, conjonctions, éclipse) en utilisant pat exemple le logiciel Calsky.
  
• Estimer par un petit calcul la durée de transit de la station spatiale internationale devant le soleil. Même chose pour la durée approximative d’une éclipse totale de soleil, depuis l’entrée du disque lunaire dans le disque solaire jusqu’à sa sortie. Vérifier également qu'il est possible d'avoir des éclipses totales de soleil en calculant les diamètres apparents de la lune et du soleil. Pourquoi y a t'il aussi des éclipses annulaires ?
  
• Découvrir les lois de Kepler en s’intéressant aux caractéristiques des orbites de quelques satellites artificiels et de quelques planètes du système solaire.
• En physique, le modèle atomique de Bohr et les changements de niveau d’énergie des électrons.