Les transits de Mercure et de Vénus

On appelle "transit", en astronomie, le phénomène par lequel une planète inférieure -une planète située entre la Terre et le Soleil- telle Mercure ou Vénus, est vue, en perspective, depuis la Terre, se déplacer devant le disque du Soleil. Les transits de Mercure ou de Vénus sont des évènements rares, car ils ne peuvent se produire que lorsque le Soleil, la planète et la Terre sont alignés de façon appropriée. Les transits de Mercure ont lieu aux alentours de 13 fois par siècle; ceux de Vénus sont très rares: ils ont lieu par série de deux tous les 105 ou 121 ans!

La mécanique céleste d'un transit L'observation d'un transit

Les prochains transits de Mercure et Vénus

La mécanique céleste d'un transit

Les transits de Mercure ou de Vénus fonctionnent selon les mêmes principes de mécanique céleste. Chacun, cependant, présente des caractéristiques particulières

Principes généraux d'un transit Particularités des transits de Mercure

Particularités des transits de Vénus

Principes généraux d'un transit

Seule la mécanique céleste peut déterminer la survenance d'un transit de Mercure ou de Vénus. Pour que Mercure, ou Vénus, soient vues, depuis la Terre, comme passant, en perspective, devant le disque du Soleil, il faut que deux éléments soient réunis. Il faut d'abord que la planète soit à un point de son orbite où elle traverse le plan de l'orbite de la Terre -qui est l'"écliptique", le plan de référence général du système solaire (et d'un transit en particulier). Les deux planètes, lors d'un transit, peuvent traverser ce plan soit vers le haut, soit vers le bas. Ces deux points particuliers de l'orbite d'une planète par référence au plan de l'orbite terrestre sont, d'une façon générale appelés les "noeuds" de l'orbite de la planète. Quand la planète coupe le plan dans un mouvement qui l'emporte vers le haut, on parle de "noeud ascendant"; quand elle le coupe vers le bas, on parle de "noeud descendant" (pour plus de détails sur les orbites des planètes, voir notre tutoriel "Les orbites"). Le deuxième élément nécessaire pour que survienne un transit est que la planète inférieure doit être à sa conjonction inférieure, c'est-à-dire qu'elle se trouve, alignée, entre le Soleil et la Terre. Un transit, donc, a lieu lorsque Mercure ou Vénus se trouvent à l'un des noeuds de leur orbite -par rapport au plan de l'écliptique- et lorsque, dans le même temps, elles se trouvent à leur conjonction inférieure. Ces deux éléments déterminent la possibilité d'un transit d'une planète inférieure. La survenue réelle du transit dépend, de plus, d'autres coïncidences -essentiellement les positions relatives des orbites de la Terre et de la planète inférieure et la position du Soleil. Ces données dépendent de la mécanique céleste et mènent à ce que la planète, en perspective, soit vue, depuis la Terre, devant le disque du Soleil! Un moment rare. La théorie est également valable pour toute planète du système solaire dès lors qu'elle est vue d'une autre planète située au-delà d'elle par rapport au Soleil

On commença de réfléchir aux transits des planètes inférieures devant le Soleil lorsque Kepler, avec ses Tables rodolphiennes de 1627, permit qu'on prédît les positions et alignements intéressants futurs des planètes. Il découvrit ainsi que Mercure et Vénus allaient transiter sur le disque solaire fin 1631 mais il mourut avant ces évènements. Ce fut donc, Gassendi, l'astronome français, qui devint le premier, cette année-là, à observer un transit de Mercure et il essaya le mois suivant, d'observer celui de Vénus; mais il ne savait pas, alors, que l'évènement n'était pas visible depuis l'Europe. L'observation permit de mesurer le diamètre apparent de Mercure et à estimer la distance Terre-Soleil. Kepler pensait qu'aucun autre transit de Vénus n'aurait lieu avant le XVIIIème siècle mais un jeune astronome amateur anglais, Jeremiah Horrocks calcula qu'un autre transit aurait lieu en 1639. Mais il ne termina ses calculs qu'un mois auparavant et n'eut pas le temps d'avertir la communauté astronomique. Aussi, lui et son ami William Crabtree furent probablement les seuls à observer ce transit le 4 décembre 1639. Ils mesurèrent aussi précisément le diamètre apparent de la planète. Il fallut attendre 40 ans pour que le jeune Edmund Halley, depuis l'île de Sainte-Hélène, observe, en 1677, un transit de Mercure, alors qu'il y compilait un catalogue des étoiles australes. Il comprit alors que la mesure précise des temps d'un transit permettait de déterminer la distance exacte de la Terre au Soleil via la parallaxe qui existe entre deux postes d'observation très éloignés l'un de l'autre et que, donc, de là, on aurait l'échelle précise du système solaire entier. Les transits de Vénus convenaient mieux que ceux de Mercure car la planète est plus près de la Terre et a une parallaxe plus grande. Sa méthode, cependant, était quasi impraticable car la mesure du temps des contacts avec la précision requise était difficile à réaliser. Néanmoins, les expéditions d'observation de 1761 et 1769 permirent d'obtenir la première valeur de qualité de la distance du Soleil. L'expédition de 1761 fut menée par le célèbre explorateur anglais James Cook (qui n'était alors que lieutenant): il s'installa en 1760 à Tahiti, maintenant possession française, pendant qu'une autre expédition s'installait au Canada, dans la baie d'Hudson. Cependant, les résultats ne furent pas à la hauteur car les mesures furent empêchées par le mystérieux effet dit de la "goutte noire" pendant lequel le disque de Vénus semblait rester lié au limbe du Soleil. L'effet affecta même encore les campagnes d'observations plus modernes montées pour les transits de 1874 et 1882. Le phénomène de la goutte noire était dû à la réfraction de l'atmosphère vénusienne et il a été découvert, au XVIIIème siècle, à St-Pétersbourg, par l'astronome russe Lomonosov. Les transits de Vénus visaient aussi à déterminer la distance des étoiles via la parallaxe appliquée à l'orbite de la Terre. De nos jours, les transits de Vénus sont encore utiles car les transits font partie des méthodes qui servent à découvrir les exo-planètes, ces planètes qui orbitent autour des étoiles lointaines. Les transits sont une grande opportunité d'étudier le mouvement des planètes ou des étoiles -informations qui ont été utilisée tout au long de l'histoire de l'astronomie pour mieux comprendre le système solaire- et ils permettent, encore de nos jours, aux responsables des missions spatiales d'observation solaire de calibrer les instruments de celles-ci

Particularités des transits de Vénus

Les transits de Vénus peuvent avoir lieu soit début juin, soit début décembre (ce sont, comme pour Mercure, les deux moments où la planète atteint les noeuds de son orbite, par rapport à l'écliptique). La mécanique céleste, par ailleurs, fait que les transits de Vénus ont lieu par série de deux, sur une durée de 8 ans, et ceci une fois par siècle -plus précisément une fois entre tous les 105 à 121 ans. Ainsi, lorsqu'entre 105 à 121 ans se sont écoulés, deux transits de Vénus ont lieu, séparés par 8 années. Les transits de Vénus, de ce fait, sont des évènements astronomiques très rares. Un astronome amateur, sauf longévité exceptionnelle, ne peut espérer en vivre qu'un seul -voire deux- au cours d'une vie! Comme l'orbite de Vénus est inclinée de 3,4° par rapport à l'écliptique, la plupart des conjonctions inférieures de Vénus ne résultent pas en un transit: la planète soit passe trop au-dessus soit trop au-dessous de l'écliptique et elle ne soit donc pas sur le fond du Soleil. Les transits de Vénus ont actuellement lieu tous les 8, 105,5, 8 et 121,5 ans. Quatre transits de Vénus seulement ont eu lieu depuis l'invention de la lunette astronomique: ils se sont produits en 1631 et 1639, 1761 et 1769, 1874 et 1882, et, enfin, en 2004. Le dernier transit de cette série aura lieu en 2012. Ensuite, il n'y aura plus de transit de Vénus avant 105 ans, avant la série qui aura lieu en 2117-2125! Vénus, pendant le transit de 2004, a eu, par exemple, un diamètre apparent de 58"

Particularités des transits de Mercure

Les transits de Mercure, quoique des évènements astronomiques rares, sont relativement plus fréquents que ceux de Vénus. En moyenne, sur un siècle, il se produit 13 transits de Mercure. Les transits de Mercure ne se produisent qu'en mai (vers le 8) ou en novembre (vers le 10), c'est-à-dire les dates auxquelles la planète atteint les noeuds de son orbite. Lors d'un transit de novembre, Mercure, de plus, se trouve à son périhélie (c'est-à-dire au plus près du Soleil sur son orbite) ce qui mène à un diamètre apparent de Mercure de 10" -la planète étant, corrélativement, plus loin de la Terre). Les transits de mai ont lieu quand Mercure, cette fois, est à son aphélie (au plus loin du Soleil sur son orbite), d'où, alors, un diamètre apparent plus grand, de 12"). Les transits de novembre ont lieu tous les 7, 13, ou 33 ans. Les transits de mai sont deux fois moins nombreux que les transits de novembre et ils ont lieu tous les 13 ou les 33 ans (la probabilité moindre des transits de mai vient de ce que Mercure se déplace moins vite sur son orbite au moment de l'aphélie, ce qui rend moins probable que la planète traverse un noeud au moment critique). Les prochains transits de Mercure auront lieu en 2016, 2019 puis en 2032 et 2039

L' observation d'un transit

Comment se déroule un transit

Observer un transit

Comment se déroule un transit

Techniquement, un transit de Mercure ou de Vénus, se déroule de la même façon et le processus peut, par certains aspects, s'apparenter à une éclipse de Soleil. La planète qui transite devant le Soleil se voit comme un petit point -ou cercle- noir qui se déplace d'est en ouest sur le disque du Soleil! Le transit se décompose en deux "points de contact d'entrée" (les "contacts" I et II), deux "points de contact de sortie" (les "contacts" III et IV) et un point central (le moment du "plus grand transit", lorsque la planète passe au plus près du centre du disque solaire -moment que l'on appelle aussi "séparation minimale")

Les points de contact d'entrée et de sortie se comprennent ainsi: le point de contact I a lieu lorsque le limbe (le bord) externe de la planète arrive au contact avec le limbe (le bord) externe du Soleil. On a là la tangence externe du transit. Le point de contact IV, à l'opposé, constitue la tangence externe qui conclut le transit: le limbe externe de la planète quitte le limbe externe du Soleil

Le point de contact II représente la tangence interne du transit: une partie de la planète a déjà commencé d'"entrer" sur le disque solaire et, finalement, son bord (limbe) atteint le point où il quitte le bord du Soleil. La planète en entier commence alors son parcours devant le Soleil. Le point de contact III est la dernière tangence interne du transit: le bord de la planète, alors que celle-ci est encore en entier sur le disque du Soleil, atteint le bord (limbe) du Soleil

Les points de tangence interne (les points de contact II et III), précisément, sont les moments où le disque de la planète, après -ou avant- ce qu'on appelle l'"effet de goutte noire", est -ou continue d'être- entièrement entouré par la lumière du Soleil (l'effet de goutte noir est dû à la réfraction de l'atmosphère de Vénus). Avant -ou après- les points de contact II et III, le disque de la planète est "relié" au limbe (au bord) du Soleil -la planète n'est pas "isolée" du bord du Soleil. Juste avant les moments des points de contact II et III, le disque de la planète se trouve relié au bord du Soleil (au limbe), pendant 20 à 30 secondes, par un effet d'optique que l'on appelle l'"effet de goutte noire", du fait de l'aspect du phénomène (le disque noir de la planète semble relié au bord du Soleil par une sorte de "pont" de couleur noire). Par ailleurs le phénomène de la goutte noire est aussi un phénomène optique banal que l'on peut vérifier simplement: il suffit de rapprocher son index de son pouce très lentement et, juste avant qu'ils ne se touchent, on voit se former, optiquement -sans qu'il y ait contact- un lien de couleur noire entre les deux doigts (il s'agit d'une question de gradient entre une surface noire et une surface brillante). Les points de contact II et III sont mesurés lorsque le disque planétaire devient entièrement dissocié du limbe solaire (point de contact II) ou qu'il cesse de l'être (point de contact III). Ce sont ces deux moments que l'on chronomètre habituellement lors de l'observation d'un transit. Les points de contact I et IV, eux, ne sont pas facilement observables car, alors, la planète en transit est encore -ou est de nouveau- dans l'éclat éblouissant du Soleil, lequel empêche toute observation. Ces deux moments, cependant, sont également mesurables, à condition d'utiliser d'un filtre H-alpha; cela permet de voir -joli spectacle- la planète se découper en silhouette sur le fond des protubérances solaires et de la chromosphère. Dans le cas du transit de Vénus, on a noté, depuis récemment, qu'un arc de lumière se voit autour du disque de Vénus pendant les premières et les dernières minutes du transit, quand Vénus se trouve à la limite externe du disque, ou partiellement déjà ou encore sur celui-ci. L'arc est dû au fait que l'atmosphère de la planète réfracte la lumière du Soleil. L'étude de l'arc permettra de mieux étudier la structure, en termes de température et de densité, de la mésosphère (la moyenne atmosphère) de Vénus, là où s'effectue la réfraction; la mésosphère pourrait aussi être un élément-clé du mécanisme de la super-rotation de l'atmosphère. L'arc peut être observé en lumière blanche ou via un filtre H-alpha et il peut s'observer à travers les instruments d'amateurs

Un transit -de Mercure ou de Vénus- dure longtemps: Mercure, par exemple, peut mettre jusqu'à 5h 20 pour traverser le disque solaire et Vénus 6h 12! La "séparation minimum" -ou le "plus grand du transit"- représente le milieu du transit: la planète atteint son plus proche du centre du disque du Soleil -et donc elle est au plus loin du limbe solaire

Observer un transit

Rappelons d'abord, comme nous l'avons déjà indiqué au long de cette page, qu'observer un transit signifie observer un objet en déplacement sur le fond du disque solaire. Il faut donc, pour l'observation d'un transit, prendre en compte les dangers qui sont habituellement liés à l'observation du Soleil. Cela signifie donc qu'un transit ne peut s'observer que par le biais des techniques spécifiques utilisées pour l'observation du Soleil. Le choix entre ces techniques se fait en fonction de la planète que l'on observe, ou du confort de l'observation. On peut ainsi, théoriquement, observer Vénus à l'oeil nu: avec un diamètre apparent de pas loin d'1 minute d'arc, la planète peut se voir comme une petite tache solaire. Des jumelles (utilisées selon les techniques adaptées au Soleil) ou un petit instrument (utilisé à un faible grossissement) apportent cependant un confort d'observation plus grand. Le relativement plus petit diamètre apparent de Mercure peut amener à abandonner la technique d'observation par projection au profit de la technique des filtres solaires fixés à l'ouverture de l'instrument (dans ce cas, un site conseillait un grossissement de 50 à 100 fois). On peut, bien sûr, observer un transit photographiquement (dès lors que l'on utilise les techniques appropriées en termes de protection contre les dangers du Soleil). Les astronomes amateurs peuvent utilement chronométrer les 4 contacts d'un transit. La turbulence accroît souvent l'incertitude des mesures et on doit associer aux temps mesurés l'erreur possible. On appelle "angle de position" ("position angle" en anglais), l'angle (mesuré dans le sens contraire des aiguilles d'une montre à partir du nord céleste sur le Soleil) de Mercure, au plus grand du transit, par rapport au centre du disque solaire

Dans tous les cas et vu la longueur d'un transit, pensez à vous motiver tout au long de la session d'observation pour ce qui est des dangers du Soleil (ne regardez jamais directement le Soleil, etc. Aussi: dans le cas d'une observation avec un Soleil bas -le matin ou le soir- au-dessus de l'horizon et tendant à rougir: un tel Soleil est aussi dangereux qu'un soleil "normal"; continuez d'appliquer les mesures de sécurité! Si votre observation attire des spectateurs, briefez-les sur les dangers du Soleil ou les dangers de l'observation d'un transit -et cela vaut spécialement dans le cas d'enfants (qui, de plus, doivent toujours être surveillés car ils peuvent utiliser les instruments d'observation sans contrôle!))

vue du transit de Vénus du 8 juin 2004. Les moments des quatres contacts du transit étaient (temps TU): - contact I à 5h 13mn 29s - contact II à 5h 32mn 55s - minimum separation à 8h 19mn 44s - contact III à 11h 06mn 33s - contact IV à 11h 25mn 59s ("min. sep." est l'anglais pour "sép. min" et le format de ce moment est un format anglais)

Les transits, souvent, font l'objet de cartes. C'est le cas, par exemple, sur le site Eclipse Wise, de Fred Espenak (ces cartes sont en anglais mais relativement facilement compréhensibles et utilisables: trajectoire apparente du transit sur le disque solaire, ligne de l'écliptique, points cardinaux géographiques du Soleil, régions du monde de la visibilité du transit -un transit, comme une éclipse de Lune, est observable pour une partie du globe; deux zones ont également, soit le transit déjà en cours quand le Soleil se lève ou le transit interrompu par le coucher de celui-ci; et une zone pour laquelle on ne peut pas voir le transit)

Comme pour tout évènement astronomique majeur, l'important, pour l'observation d'un transit, est de bien se préparer pour l'observation. Ces évènements sont très prenants et impressionnant et on peut facilement se laisser déborder si on ne s'est pas suffisamment préparé. Ainsi, quelques jours auparavant, passez en revue ce qui sera utile ainsi que comment l'évènement va se dérouler, en termes de timing. Trouvez les cartes du transit, trouvez les données détaillées (par exemple pour les données de temps des points de contact); anticipez sur ce que vous aurez besoin en termes d'instruments et sur quelles techniques vous utiliserez et préparez le tout. Pensez au site d'observation -ainsi qu'à la trajectoire que le Soleil suivera ce jour-là dans le ciel (le transit, en effet, se déroulera sur une grande longueur de temps et il serait dommage qu'un immeuble, par exemple, vienne, en cours d'observation, interrompre celle-ci). Passez en revue les temps des différents moments du transit. Visualisez celui-ci. Pensez aussi, d'une façon générale, à votre confort (siège, quelque chose à manger, boisson, etc.) ainsi qu'à tout ce qui concerne votre confort en termes de Soleil puisque le Soleil constitue la toile de fond du spectacle (lunettes de Soleil, chapeau, crème solaire, etc.). Enfin, convainquez-vous bien que vous allez observer un évènement astronomique rare; ce sera une autre façon de vous motiver: pensez bien que tout manque dans la préparation de l'observation risque de compromettre ce moment unique et qu'il vous faudra attendre des années -dans le cas de Mercure- pour pouvoir de nouveau observer un tel phénomène; dans le cas de Vénus, de tels aléas feront même que vous ne pourrez plus jamais voir, de votre vie, un évènement équivalent

Dernier conseil, enfin, pour les néophytes: un observateur non averti, débutant en astronomie amateur, risque d'être perturbé dans l'observation d'un transit par le fait que, sur le disque solaire, vont se trouver d'autres objets noirs. Et ce ne sera pas la planète. Ce seront, bien sûr, les célèbres taches solaires, que tout astronome amateur connaît bien: ce sont des zones du Soleil dont la température beaucoup plus basse que la surface avoisinante fait qu'elles apparaissent sombres. Ne confondez pas les taches solaires avec la planète en transit! La planète en transit -Mercure ou Vénus- apparaîtra comme un objet rond, au contour nettement défini alors qu'une tache solaire aura une forme beaucoup plus irrégulière

Les prochains transits de Mercure et Vénus

Ce siècle verra 12 transits de Mercure à partir de 2016 et la dernière fois où l'on pourra observer un transit de Vénus sera en juin 2012 (à ne pas manquer!)

Les transits à venir de Mercure

Les transits à venir de Vénus

Les transits à venir de Mercure

Le tableau suivant vous donne les dates et les données principales pour les transits de Mercure au XXIème siècle (le plus la "séparation minimum" est faible, le plus le transit a lieu loin du limbe solaire -donc le plus il est remarquable; le temps en temps TU est le moment de la séparation minimale, donc du milieu du transit)

cette vue montre à quelle taille relative de Mercure on doit s'attendre lors d'un transit (Mercure est en haut à gauche; les éléments plus bas sont des taches solaires)

Les transits à venir de Vénus

Le tableau suivant donne les dates et les données principales pour les transits à venir de Vénus. Un seul transit aura lieu pour le XXIème siècle, celui du 6 juin 2012! Ce sera la dernière chance, pour le siècle et pour ceux qui auront la chance d'habiter une zone où le transit sera observable! Le dernier transit de Vénus avait eu lieu en 2004. La prochaine série de 2 transits de Vénus n'aura lieu, désormais, qu'au XXIIème siècle, en 2117 et 2125! Le plus la valeur de la "séparation minimale" est faible, le plus le transit a lieu loin du limbe du Soleil et, donc, le plus celui-ci est remarquable; le temps en TU est le temps de la séparation minimale, ce qui correspond au milieu du transit. La zone où le transit sera entièrement visible n'est qu'une estimation pour les transits de 2117 et 2125. Une grande partie de l'Amérique du Sud et les parties ouest -et la partie la plus méridionale- de l'Afrique ne verront pas le transit en 2012

A la suite, une carte montre quelles seront les zones de visibilité pour le transit de juin 2012 et un schéma montre quel sera l'aspect général des transits de 2012, 2117 et 2125 (ainsi que pour celui de 2004)

cliquez une carte de visibilité du transit de Vénus du 6 juin 2012 (en anglais, mais utilisable)

cliquer vers un schéma des configurations des transits de Vénus pour 2012 et 2117-2125 (la ligne en pointillé est l'écliptique; les orientations de celui-ci sont sans signification particulière; les dates sont en format anglais)