Les éclipses racontent l'histoire de notre rapport à la connaissance. Considérées comme des présages funestes hier, elles sont devenues des laboratoires à ciel ouvert. Redoutées pendant des siècles, elles sont aujourd'hui scrutées par les scientifiques, dans une continuité qui remonte aux premières observations de l'Antiquité.

L'une des premières traces rapportant l'observation d'une éclipse pourrait être celle gravée sur une tablette d'argile découverte dans la cité d'Ougarit, dans l'actuelle Syrie, et remontant à 1223 avant notre ère.

Dans les civilisations anciennes, le spectacle du soleil disparaissant en plein jour suscitait aussi bien l'émerveillement que la crainte.

Dans la Chine ancienne, ce phénomène était perçu comme le signe qu'un dragon dévorait le Soleil à cause de la mauvaise conduite des hommes sur Terre. On battait alors des tambours afin d'effrayer la bête et faire revenir la lumière du jour.

En Amérique du Sud, les Incas interprétaient quant à eux les éclipses comme un signe de la colère du dieu Soleil. Leurs chefs cherchaient alors à en deviner la cause, et l'apaisaient par un sacrifice.

En 648 avant notre ère, une éclipse solaire au-dessus de l'île grecque de Paros inspira ces mots au poète Archiloque. "Plus rien au monde ne peut me surprendre. Car Zeus, le père des Olympiens, a plongé le midi dans une nuit noire en occultant la lumière du soleil naissant, et une sombre terreur plane désormais sur les hommes. Tout peut arriver".

Au-delà des mythes, les éclipses ont aussi très tôt servi à faire progresser les connaissances. Dès l'Antiquité, leur observation aide à mieux comprendre les mouvements des astres et à prédire leur retour.

Ce rôle scientifique ne fera ensuite que se renforcer au fil des siècles, jusqu'à permettre certaines des découvertes les plus marquantes de l'astronomie moderne.

Ce fut le cas en 1868 avec la découverte de l'hélium (du grec "helios", qui désigne le Soleil) dans le spectre du Soleil avant même d'être identifié sur Terre. L'éclipse solaire du 29 mai 1919, visible du centre du Brésil jusqu'à l'Afrique de l'Est, a également marqué la science pour avoir permis de prouver la théorie de la relativité générale d'Einstein grâce aux mesures de déviation de la lumière des étoiles par le Soleil.

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Compréhension de la couronne solaire (elle-même identifiée en 1842 comme faisant partie du Soleil – et non pas à la Lune comme on le pensait avant), du vent solaire et des phénomènes à l'origine de la météorologie spatiale... À l'heure où les satellites surveillent le Soleil en continu, on pourrait croire les éclipses reléguées au rang de curiosités. Pourtant, elles demeurent des laboratoires naturels précieux, permettant encore aux scientifiques de réaliser des observations impossibles autrement, y compris dans le champ des sciences du vivant et des sciences humaines.

Notre série

Alors que l'Europe n'a pas observé d'éclipse solaire depuis 1999, France 24 consacre une série d'articles à cet événement astronomique parmi les plus attendus de la décennie sur le continent, avec des reportages depuis la bande de totalité, en Espagne.

Publication prévue à partir du 9 août.

Comprendre la structure du Soleil

S'il existe aujourd’hui des appareils – les coronographes – qui produisent des éclipses artificielles en "effaçant" la partie centrale de l'étoile visible au télescope, ils restent moins efficaces que la Lune pour masquer le disque solaire.

"L'éclipse est un moyen naturel de masquer le Soleil qui est extrêmement brillant", et dont l'extrême luminosité ne permet pas facilement d'en observer les contours et la structure. "C'est un peu comme si on essayait de regarder une mouche voler à côté d'un phare de voiture", explique Antoine Strugarek, astrophysicien au Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA).

Étudier la structure autour du Soleil est primordial. "Tout ce qui se passe dans la magnétosphère de la Terre, dans l'ionosphère, et qui a un impact sur les conditions pour nos satellites, nos astronautes, notre personnel navigant à bord des avions... Tout ça vient du Soleil", précise l'expert.

Pour comprendre ces phénomènes, les scientifiques ont donc besoin de données.

Mais encore faut-il que des instruments d'observation et de mesure assez puissants soient placés dans l'axe de totalité de l'éclipse. Des campagnes d'observation rassemblant astronomes professionnels et amateurs sont alors organisées afin de recueillir un maximum de clichés.

En Espagne, le 12 août, des astronomes se posteront ainsi tout au long de la bande de totalité pour prendre un grand nombre d'images de l'éclipse, explique Antoine Strugarek.

De l'autre côté des Pyrénées, où l'éclipse ne sera que partielle, les scientifiques français se contenteront de vérifier si leurs modélisations sont fonctionnelles pour prédire l'évolution du système solaire.

Si une seule éclipse ne suffit pas à comprendre l'entièreté du mécanisme physique, elle peut cependant permettre de répondre aux grandes questions que se pose la communauté scientifique, et élucider un mystère qui l'occupe depuis des décennies : celui de la température de la couronne solaire – si chaude (1,5 million de Kelvin, unité de mesure de la température dans le système international, voire plus) à certains endroits, alors que la surface du Soleil n'est elle-même "que" de 5 800 Kelvin.

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De telles découvertes permettraient aux scientifiques d'extrapoler leurs connaissances solaires vers les autres étoiles, et pouvoir ainsi mieux comprendre les systèmes exoplanétaires.

Des chauves-souris aux éléphants, le comportement animal scruté

Si les astronomes et astrophysiciens sont en première ligne, les biologistes s'intéressent eux aussi à ces rares rendez-vous célestes.

Une équipe de chercheurs espagnols a lancé un appel pour recruter 300 volontaires en vue du 12 août, afin d'analyser comment les espèces animales réagissent à une obscurité soudaine en plein jour.

L'expérience, baptisée EcoEclipse, consiste à installer un enregistreur sonore deux jours avant l'éclipse et à le retirer deux jours après, afin de comparer les réponses vocales des animaux, et le comportement de certaines espèces, avant, pendant et après le phénomène. Seront principalement étudiés les oiseaux et les chauve-souris.

"Essayer de mieux comprendre comment les animaux réagissent permettra de mieux comprendre leur vulnérabilité et sensibilité au changement de lumière, ce qui est important dans un contexte de pollution lumineuse", explique Irene Mendoza, écologue à l'université de Séville, spécialiste en écoacoustique.

Le comportement des chauve-souris sera particulièrement scruté. Les experts soupçonnent que leurs habitudes seront perturbées lorsqu'elles confondront le crépuscule de l'éclipse avec l'obscurité de la nuit. L'éclipse ayant cette fois lieu en début de soirée, l'hypothèse principale suggère que l'activité des chauve-souris augmentera bien plus tôt que prévu.

Des travaux antérieurs menés lors d'éclipses ont déjà montré différentes réactions chez certains animaux. "Les abeilles rentrent dans leur ruche de manière massive et très rapide, des primates se regroupent en signalant le ciel, les oiseaux diurnes se taisent, tandis que les nocturnes s'activent", énumère Irene Mendoza.

D'autres espèces (éléphants, lions, primates, ours) seront également observées dans le cadre d'une initiative coordonnée par l'Association ibérique des zoos et aquariums (AIZA) qui consistera à enregistrer en temps réel les changements de comportement d'une grande variété d'animaux, diurnes et nocturnes, pendant l'éclipse.

Une douzaine de zoos espagnols, stratégiquement situés sur la trajectoire de l'éclipse, participeront à ce projet. 

Impact sur le corps et l'esprit humains

Côté humain, le phénomène produit aussi des effets dont la science s'est récemment saisie, bien que la littérature soit encore limitée.

Lors de l'éclipse de 2017 aux États-Unis, des chercheurs de l'Université de Californie à Irvine ont étudié près de trois millions de messages publiés sur les réseaux sociaux par des individus se situant en dedans et en dehors de la zone de totalité de l'éclipse, une bande allant de l'Oregon à la Caroline du Sud.

Les résultats de l'étude, publiés en 2022, révèlent que ceux ayant pu observer la totalité manifestaient un émerveillement ("awe") plus intense et adoptaient un langage moins égocentrique et plus prosocial, solidaire, humble et collectif.

Une étude pilote de faisabilité a pour sa part déjà tenté de mesurer les réactions cérébrales et cardiaques de spectateurs lors de l'éclipse annulaire (lorsque la taille apparente de la Lune est légèrement inférieure à celle du Soleil) de 2023 au Nouveau-Mexique.

Mais bien que les responsables de l'étude – la psychologue britannique Kate Russo, et Andrew W. Bailey, chercheur à l'Université du Tennessee à Chattanooga – aient rapporté des variations d'ondes cérébrales compatibles avec des épisodes d'"awe" ("émerveillement" en anglais) au moment de l'éclipse, les résultats restent exploratoires.

L'American Astronomical Society présentait elle-même ces travaux comme la première tentative d'utiliser des technologies biométriques pour étudier l'émotion d'émerveillement pendant une éclipse.

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Une expérience assez proche sera de nouveau réalisée lors de l'éclipse totale du 12 août par des scientifiques catalans qui ont lancé un vaste projet de science participative pour étudier comment une éclipse solaire totale affecte le corps humain.

Cette initiative baptisée "Projet Solaris", et menée par le gouvernement catalan, collectera des données biométriques à partir des montres connectées de 5 000 volontaires avant, pendant et après l’éclipse solaire totale.

"Nous sommes confrontés à une occasion unique de rapprocher la science de la société", affirme Eduard Masana, astrophysicien à l'Institut d'études spatiales de Catalogne.

Les données collectées seront ensuite étudiées par les chercheurs de l'Institut de recherche Vall d'Hebron (VHIR) à Barcelone afin de découvrir ce qui se passe lorsque des milliers de personnes vivent l'éclipse au même moment, et comment les émotions déclenchées par l'événement affectent leur rythme cardiaque et leur respiration.

"C’est une situation très inhabituelle. Soudain, il fait nuit, la température chute et des milliers de personnes vivent ce moment unique ensemble", explique Maria Jesus Cruz Carmona, responsable du groupe de recherche en pneumologie du VHIR. "Nous pensons que tous ces facteurs ont un impact physiologique, et c’est précisément ce que nous voulons étudier."

Preuve que, malgré des siècles d'observations, quelques minutes d'éclipse suffisent encore à ouvrir de nouvelles pistes de recherche.