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Préparer l'observation d'une éclipse de Soleil

Document Parkinson

Tout bon photographe désireux d'enregistrer ces quelques moments que dure une éclipse totale de Soleil doit se préparer à cet évènement.

Si vous n'y accordez pas un minimum d'attention, vous avez quelques chances de tout simplement rater l'évènement, ne fut-ce que pour des raisons météos. Vous pouvez aussi obtenir des images surexposées ou floues si vous n'avez pas pris la peine de vous entraîner à photographier le Soleil pour trouver l'image la mieux exposée, ni trop sombre ni trop lumineuse, le film ou l'APN donnant le meilleur rendu et supportant le mieux les agrandissements.

C'est donc dans le but de vous aider à préparer cet évènement que nous allons illustrer les différents facteurs contribuant à la réussite de cette observation.

Nous prendons pour exemple la célèbre éclipse totale du 11 août 1999 qui se produisit au-dessus de l'Europe et du Moyen-Orient vers 11h TU. Elle débuta sur la côte est des Etats-Unis à 08h26 TU, toucha la pointe ouest de l'Angleterre à 10h12 TU. A 10h20 TU l'ombre toucha les côtes de Normandie en France, le Luxembourg à 10h26 TU, pour se terminer dans le nord de l'Inde à 12h36 TU.

L'éclipse totale de Soleil du 11 août 1999

Ci-dessus à gauche une image de l'anneau de diamant prise en Turquie par Masaya Kawagushi avec lunette Takahashi de 60mm apochromatique et boîtier numérique Sony Coolpix 950, -2EV en mode automatique. A droite une image prise en Autriche par Lorenzo Lovato avec une optique MTO de 500mm f/5.6. Pose de 30 sec sur film Kodak Gold 200 ISO. Ci-dessous deux images réalisées par le groupe CAOS de l'ESO (ESO/OCA).

Pour préparer l'observation d'une éclipse solaire, voici tout d'abord quelques documents type qu'il convient de rassembler afin de mettre tous les atouts de la réussite de votre côté.

Documentation

En complément des tests photographiques indispensables, rechercher la localisation exacte de votre lieu d'observation le long de la ligne de centralité. Noter que la durée de l'éclipse varie tout au long de la ligne de centralité. Si à l'ouest de l'Afrique l'éclipse dure disons 75 secondes, 2000 kilomètres plus à l'est elle peut durer 1m30s. Choisissez de préférence un pays calme sans problème politique et facilement accessible

La carte de couverture nuageuse vous sera utile si vous avez l'intention d'observer l'éclipse à l'endroit le plus ensoleillé de son passage. Rien ne sert en effet de demeurer dans des régions où la couche nuageuse est supérieure à 50 % (courbe rouge) et où vos chances de voir l'éclipse se jouent à pile ou face (histogramme bleu). Choisissez la solution de compromis optimale : un lieu accessible où le ciel est clair et la probabilité de voir l'éclipse supérieure à 90 %. Reste la solution de l'avion suivant la trajectoire de l'ombre de la Lune mais elle est souvent réservée à quelques privilégiés prêts à y mettre le prix.

Le facteur chance fait partie de l'aventure. Si par exemple le Chili ou la Mongolie est réputée pour son climat sec, même s'il n'y pleut de 2 fois par an, par expérience vous avez toutes les chances d'avoir un ciel plombé le jour de l'éclipse. Ne comptez donc ni sur les moyennes statistiques ni sur la chance pour choisir votre destination.

La carte du ciel vous donnera une idée de l'aspect des étoiles et de la configuration des éventuelles planètes qui viendront garnir vos images générales du paysage plongé dans la nuit. 

La carte du profil lunaire enfin vous permettra d'anticiper l'apparition éventuelle des diamants au moment du 2e et du 3e contacts ou des protubérances durant la totalité et de choisir par exemple votre optique et le temps de pose en conséquence. 

Localisation de la ligne de centralité à travers l'Europe. Document NASCOM.

Estimation de la couverture nuageuse le long de la trajectoire de l'éclipse. Document NASCOM.

Aspect du ciel en Europe à 11h TU. Document NASA-GSFC.

Profil lunaire à 11h TU. Document NASCOM.

Les paramètres physiques de l'éclipse, sa magnitude, les instants de contacts, les paramètres orbitaux et autres anomalies sont disponibles sur le site Eclipse du GSFC qui propose en ligne toutes les données et figures des éclipses passées et celles à venir, le cycle du Saros et bien d'autres illustrations.

Emplacement et cadrage

Après la météo, si vous souhaitez réaliser un photomontage montrant toute l'évolution de l'éclipse pendant les deux heures qu'elle durera, la deuxième chose à vérifier est la trajectoire apparente du Soleil durant toute la durée de l'éclipse et éventuellement, si vous souhaitez réaliser une belle composition, son emplacement par rapport au paysage, les obstructions éventuelles (arbre, batiments, etc) et les objets ou activités indésirables (éclairage public, véhicules, aéroport, mouvement de foule, etc).

Pour éviter toute mauvaise surprise, il faut donc préparer la prise de vue en préselectionnant sur une carte (par exemple en vérifiant la ligne de centralité sur le site de la NASA puis les lieux s'y trouvant via Google Maps) plusieurs lieux et en vous rendant sur place plusieurs jours avant et à la même heure que l'éclipse (et en tout cas à l'heure de la phase de totalité) pour vérifier son accessibilité et sa situation et identifier les éléments gênants risquant de gâcher la prise de vue. Ainsi, un site accessible au public peut être envahi d'observateurs ou fermé le jour de l'éclipse ou le lieu choisi peut être inaccessible ou situé sur une propriété privée. Si l'ambiance de la foule a son intérêt, pour éviter tout problème autant essayer de s'isoler dans un beau décor où vous ne serez pas dérangé.

Ensuite, il y a le cadrage. Comme on le voit ci-dessous, du début à la fin d'une éclipse, le Soleil parcourt plus de 20°. En comptant un peu d'espace autour de la trajectoire, il faut donc compter sur un champ photographique d'au moins 30° pour encader toute la séquence de l'éclipse. En général, le panorama décoratif est photographié avec une optique de 19 à 50 mm de focale à la plus faible sensibilité. Il va sans dire que le paysage sera photographié au-même endroit que l'éclipse et de préférence à l'instant de la totalité sinon avant l'aube ou vers la fin du crépuscule pour obtenir un ciel suffisamment sombre, compatible avec l'environnement de l'éclipse.

A consulter : Calculatrice solaire

A gauche, photomontage de l'éclipse du 21 juin 2001 en Zambie photographiée par Fred Espenak avec un Nikon 8008 (argentique) équipé d'un objectif Sigma de 28 mm f/5.6. Au centre, l'éclipse du 21 août 2017 photographiée au bord du lac Phillips en Oregon par Rogelio Andreo. Il s'agit du compositage de deux images. A droite, photomontage de l'éclipse du 26 février 1998 photographiée depuis Willemstad à Curaçao, près d'Aruba par l'auteur avec un réflex argentique Pentax MX équipé d'un téléobjectif Pentax de 300 mm f/4 et d'un film Kodachrome 64. L'espace entre les différentes phases a été raccourci.

En principe, il faut également vérifier la trajectoire du Soleil car si vous maintenez l'APN dans la même position tout au long de l'éclipse, sans y faire attention le Soleil risque de passe hors champ au milieu ou avant la fin de la séquence. Même s'il s'agit d'un photomontage, par facilité mieux vaut que toutes les photos individuelles soient prises dans les mêmes conditions (lieu, optique, angle, etc). Seule exception, si vous utilisez un petit téléobjectif (par exemple un 300 mm), son champ réduit ne permettra pas de maintenir l'appareil dans la même position tout au long de l'éclipse. Dans ce cas, il va de soi qu'il sera nécessaire de réorienter l'APN et de procéder ensuite sur ordinateur à une juxtaposition précise des images individuelles. L'avantage de conserver un angle de vue fixe est de pouvoir empiler et fusionner ensuite toutes les photos individuelles sans recadrage (si le photographe a bien fait son travail).

Notons qu'en pratique, il y a toujours un peu de recadrage car les photographes ont l'habitude de mitrailler le sujet avec un ou plusieurs APN et donc de disposer de dizaines de photos du même instant de l'éclipse. Comme le point de vue ou le champ n'est pas toujours identique, certaines photos individuelles provenant d'autres séquences devront être ajustées à la séquence servant de référence.

Concernant le déplacement apparent du Soleil, au cours de sa progression dans le ciel, sa vitesse angulaire n'est pas constante. Ainsi aux latitudes moyennes, entre 7 et 8h du matin par exemple le Soleil progresse de 11° en élévation et de 10° en azimut alors qu'entre 12 et 13h il progresse de seulement 3° en élévation mais de 28° en azimuth. Autrement dit, sa vitesse apparente varie entre 3-28° par heure en fonction de l'heure de la journée. Il parcourt donc entre 25' et 2.3° en 5 minutes. Sachant qu'il mesure 30' de diamètre et que pour obtenir une belle photo il est préférable que le Soleil se soit déplacé de 2 fois son diamètre soit 1°, selon la latitude et sa hauteur dans le ciel, il faut espacer chaque photo panoramique de 5 à 10 minutes, d'où la nécessité d'effectuer des essais au préalable à différentes heures de la journée.

Lorsque l'intervalle est choisi - prenons 10 minutes -, adoptez-le pour toute la durée de l'éclipse. Il faut ensuite s'assurer que le moment de la totalité corresponde bien à la fin de l'intervalle que vous avez choisi au risque que le croissant précédent la totalité soit trop proche du "Soleil noir". Le plus facile est de calculer le début de la prise de vue (si possible juste avant le 1er contact) à partir de l'instant du milieu de la totalité. Ensuite, idéalement il faudra poursuivre la séquence de photos durant le même lapse de temps que pendant la phase partielle soit encore une heure jusqu'à la fin de l'éclipse partielle (4e contact).

Ceci dit, on peut se passer de tout cadrage et de toute préparation en espérant que tout se passera bien. Dans ce cas, programmez simplement votre APN un peu comme vous le feriez pour du time-lapse afin de réaliser une photo toutes les 10 minutes par exemple pendant 2 heures (en pratique prenez une photo au moins toutes les minutes sinon plus rapidement). Mais dans tous les cas, faites le calcul afin d'avoir au moins une photo à l'instant de la totalité ! Il vous suffira ensuite de combiner toutes ces photos dans un logiciel de traitement d'image comme Photoshop par exemple.

A télécharger : Eclipse Orchestrator, Moonglow Technologies

Simulateur et programmateur en temps réel des appareils photos

Solar Eclipse Maestro (pour Mac OS)

Le matériel

Côté matériel, si vous devez partir en avion les compagnies aériennes refusent en général que vos bagages de soute excèdent 20 kg (10 kg en bagage à main) ou la surcharge se payera à prix d'or, notamment sur les vols charters. Emportez donc avec vous du matériel de petite taille et léger : lunette de 80 mm, télescope catadioptrique de 100 mm, APN avec téléobjectif catadioptrique, caméra vidéo portable, ordinateur portable, trépied en aluminium. Le tout ne devrait pas excéder 10-15 kg.

Si vous partez par la route, votre équipement dépendra du volume disponible dans votre moyen de transport. Libre à vous d'emporter votre télescope 200 mm, votre téléobjectif de 1000 mm ou une monture équatoriale Losmandy équipée électroniquement et vos APN pilotés par ordinateur. Vous pouvez également louer du matériel chez un photographe ou un revendeur de matériel astronomiquec à la demi-journée. Votre budget sera la seule limite.

Sur place si vous devez mettre en station une monture équatoriale faites-le l'avant-veille ou la veille au soir. Certains - des professionnels - n'hésitent pas à couler une dalle en béton et y fixer un piédestal.

Fred Espenak se préparant à photographier une éclipse solaire.

Un bon alignement ne s'effectue pas en cinq minutes et nécessite des corrections qui peuvent s'éterniser une demi-heure à trois quart-d'heure. Si vous savez que vous arriverez sur les lieux une heure seulement avant l'observation, laissez tomber votre monture équatoriale et prenez le trépied le plus léger que vous possédez. 

Si vous savez que le Soleil sera très haut dans le ciel, pensez à un système de visée pour assurer le guidage sans devoir vous contorsionner sous le boîtier réflex ou sous le viseur pour vérifier l'alignement. Emprunter par exemple une caméra vidéo ou un APN dont l'image s'affiche sur un écran orientable que vous placerez en parallèle sur votre téléobjectif ou votre catadioptrique. 

Vérifier aussi très soigneusement le parallélisme des deux optiques.

Enfin, pour les téléobjectifs à mise au point hélicoïdale, vérifiez si  possible sur un banc test où se situe exactement la mise au point à l'infini et repérez son emplacement sur la bague.

Etant donné que Murphy n'est jamais loin, lors d'une éclipse tout ce qui ne doit pas arriver, arrivera. Vous aviez fait un test la veille avec deux batteries, et bien l'une d'elle sera morte une heure avant la totalité. Prévoyez-en une troisième ou penser à raccorder l'un des systèmes sur la première batterie le cas échéant. Un flexible peut se dévisser. Il peut pleuvoir; dans ce cas prévoyez une protection imperméable pour couvrir vos instuments.

Côté petit matériel, prévoyez d'emporter tout ce qui sert à visser, serrer ou coller votre matériel (les visses du trépied, de la monture équatoriale, du scotch pour fixer la bague de mise au point du téléobjectif, etc.) car sur place vous n'aurez en général plus le temps pour trouver un quincaillier ou un bricoleur qui pourra vous dépanner.

Le jour de l'éclipse, si vous disposez de beaucoup de matériel, délimitez un périmètre avec une corde et des tubes plantés dans le sol afin que les "touristes" ne vous dérangent pas. Une éclipse est un phénomène rare et le matériel astronomique l'est tout autant pour le grand public ou les autochtones. Beaucoup de curieux viendront voir votre installation et certains pourraient, par accident, heurter un télescope que vous aviez patiemment mis en station ou s'interposer dans le champ juste au mauvais moment !

Méfiez-vous des touristes ou plutôt des groupes folkloriques ou des adorateurs du Soleil. Bien souvent ils organisent de grandes feria ou des rassemblements, tire des feux d'artifice... pendant la totalité ! Placez-vous donc loin de ces personnes en espérant que leurs gesticulations et autres manifestations ne viendront pas gâcher les phases cruciales que vous voulez enregistrer.

Prenez donc vos précautions et faites des tests d'installation et de mise au point quelques semaines avant l'éclipse.

A consulter : Formulaire pratique

La mise au point, tolérance de netteté et pouvoir séparateur

A télécharger : Total Eclipse Sheet (PDF), Space.com

Entraînez-vous

Vous devez vous préparer à photographier ou filmer une éclipse. Si vous êtes en groupe, attribuez à chaque membre de l'équipe une tâche particulière : l'un s'occupe des filtres, un autre des appareils photographiques, un troisième annonce les tops horaires qui cadenceront votre travail, etc. Si vous êtes seul enregistrez tout votre programme sur un média digital, les différentes étapes, les temps de pose, les tops horaires, les choses à ne pas oublier, bande son que vous repasserez durant l'éclipse dans un lecteur MP3.

Pour éviter toute mauvaise surprise, entraînez-vous éventuellement en plein Soleil à reproduire la séquence complète des actions que vous allez effectuer. Utilisez de préférence toujours le même matériel pour garder une constante et acquérir certains réflexes. Et n'oubliez pas que vous avez entre 3 et 7 minutes pour réaliser toutes les photos ou tout le film durant la phase de totalité.

Cette méthode de travail est nécessaire si vous désirez travailler systématiquement sans rien oublier. Le spectacle est tellement fugace et prenant que malgré les avertissements et les bonnes intentions, plus d'un photographe ont tout simplement oublié leur programme et passé le peu de temps que durait l'éclipse à l'observer...

Voici enfin une liste de phénomènes à suivre durant une éclipse et marquant les grandes phases de cet évènement :

Phénomènes clés à photographier lors d'une éclipse totale de Soleil

L'instant du premier contact 

Lorsque le bord de la Lune touche le limbe du Soleil, à cet instant l'éclipse commence. Des photographies en haute résolution permettent de distinguer les taches solaires.

La phase partielle

La Lune entame progressivement le disque du Soleil qui prend la forme d'un croissant de plus en plus échancré. Les ombres portées sur la Terre accusent la même forme. Au télescope le relief de la lune se découpe sur le disque du Soleil. Le ciel s'assombrit, certaines fleurs se referment et certains oiseaux s'endorment. La température chute de 10 à 15° et l'humidité augmente. Il fera bientôt nuit.

La lumière filtrant à travers le feuillage

Durant la phase partielle, la lumière du Soleil filtrant à travers le feuillage (et non pas les ombres) prend la forme d'un croissant. Vous pouvez aussi créer un masque percé de petits trous parallèles ou concentriques ou en forme d'étoiles. Les croissants sont plus faciles à photographier sur un sol clair, uni et régulier.

Les ombres volantes

Semblables à la turbulence qui s'élève d'une source de chaleur et ondule sur les murs et le sol, ces vagues d'ombre et de lumière sont provoquées par les distorsions atmosphériques à l'approche de l'ombre de la Lune au-dessus de votre région. Elles sont discernables quelques dizaines de secondes avant et après la totalité. Ces bandes alternées d'ombre et de lumière sont larges d'environ 20 cm, parfois plus. Leur photographie est très difficile en raison de leur faible contraste et nécessite une exposition assez rapide (1/100e sec) et peuvent être filmée sur un drap blanc.

L'anneau de diamant

Durant quelques secondes avant la totalité la lumière du Soleil qui traverse les échancrures du relief lunaire peut former un gros anneau brillant qui semble se détacher de la Lune. A cet instant la chromosphère peut être visible. Sa photographie requiert les temps de pose les plus rapides.

Les grains de Baily

Quelques secondes avant le second contact, l'instant de la totalité, la lumière du Soleil nous arrive encore à travers les vallées qui se profilent autour de la Lune formant des grains très brillants sur son pourtour.

La totalité

C'est le "Soleil noir". La couronne du Soleil apparaît. Cent milliards de fois plus pâle que le Soleil, vous n'avez plus besoin de filtre solaire pour l'observer. Le spectacle est fascinant ! Observée dans un téléobjectif puissant ou un télescope, des protubérances rosées peuvent être visibles autour du disque obscurcit et de grands jets droits ou galbés dans la couronne. Dans le ciel les étoiles brillantes et certaines planètes comme Vénus, Mercure, Mars, Jupiter ou Saturne sont visibles.

Le troisième contact

Lorsque le bord est de la Lune s'éloigne du Soleil l'anneau de diamant réapparaît. A cet instant l'éclipse totale est terminée et la séquence inverse se déroule. N'oubliez pas de remettre vos lunettes de protection et vos filtres sur votre optique.

Quelques sujets spécifiques à photographier

Les protubérances, la chromosphère, au 1/4000e à 1/1000e de seconde avec une focale de 1000-2000 mm à f/6 par exemple

Les grains de Baily et l'anneau de diamant, au 1/500e à 1/10e de seconde avec une focale de 500-1500 mm

La couronne externe en lumière polarisée ou non, entre 1 et 5 secondes avec une focale de 500 mm maximum

Le profil lunaire près des taches solaires, avec Barlow ou en projection oculaire au télescope (champ réel < 30')

Les ombres volantes et les ombres du feuillage sur le sol en forme de croissant (au sol)

Les ombres portées sur le sol qui semblent avoir été découpées au couteau, quelques minutes avant et après la totalité.

Bon voyage et bonne chance !

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