La formation de la Lune L'origine de la Lune est au cœur d'un débat scientifique disputé. Plusieurs hypothèses sont évoquées, la capture d'un astéroïde, la fission d'une partie de la terre par l'énergie centrifuge, la co-accrétion de la matière originelle du système solaire. Étant donné l'inclinaison de l'orbite lunaire, il est peu probable que la Lune se soit formée en même temps que la Terre, ou que celle-ci ait capturé la Lune.
L'hypothèse la mieux acceptée est celle de l'impact géant : une collision entre la jeune Terre et Théia, un objet de la taille de Mars, aurait éjecté de la matière autour de la Terre, qui aurait fini par former la Lune que nous connaissons aujourd'hui. De nouvelles simulations publiées en août 2001 soutiennent cette hypothèse. Cet impact est daté à 42 millions d'années après la naissance du système solaire, soit il y a 4,526 milliards d'années.
Elle est aussi corroborée par la comparaison entre la composition de la Lune et celle de la Terre : on y retrouve les mêmes minéraux, mais dans des proportions différentes. Ce sont les substances les plus légères qui auraient été éjectées le plus facilement de la Terre lors de l'impact et que l'on retrouve en plus grande quantité sur la Lune. Le principal élément qui confirme cela est le 54Fe, en effet, cet isotope du fer est bien présent sur Mars dans les même proportions que le 57Fe, mais sur la Terre et la Lune, il existe en quantité très faible. Seulement, pour qu'il puisse s'évaporer, il faut qu'il soit chauffé à plus de 2 000 °C pendant un temps important.
La principale thèse pour expliquer cet échauffement est la collision Terre/Lune.
À l'exception de Mercure et Vénus, toutes les planètes du système solaire possèdent des satellites naturels qualifiés de lunes. Jupiter et Saturne, en revanche, en possèdent respectivement 63 et 48 de tailles et formes très variées.
Dans les années 1970, on connaissait 32 lunes dans le système solaire, on en distingue aujourd'hui plus de 140.
La Lune vue de la Terre Avec une magnitude de -12,6 pendant la pleine lune, la Lune est l'astre le plus visible dans le ciel de la Terre, après le Soleil. Cette luminosité et sa proximité la rendent facilement observable, même à l'œil nu ou en plein jour. Une simple paire de jumelles permet de distinguer les mers et les plus gros cratères. De plus, de nombreux phénomènes observables, liés à son orbite caractéristique, la distinguent des autres astres. Par contre, un effet reste purement psychologique : l'apparente plus grande taille du Soleil et de la Lune quand ils sont près de l'horizon. La plus grande distance et la réfraction atmosphérique rendent en fait l'image de la Lune légèrement aplatie quand elle est près de l'horizon. On suppose que pendant l'évolution de l'appareil cognitif, les jugements de taille pour les objets aériens n'étaient pas importants, ils sont donc restés imprécis.
Les phases Du fait de sa rotation synchrone, la Lune présente toujours quasiment la même partie de sa surface vue de la Terre : la face dite visible. Mais la moitié de la sphère éclairée par le soleil varie au cours des 29,5 jours d'un cycle synodique, et donc la portion éclairée de la face visible aussi. Ce phénomène donne naissance à ce que l'on appelle les phases lunaires, qui se succèdent au cours d'un cycle appelé lunaison.
Lune montante, lune descendante Cette notion décrit le changement de trajectoire de la Lune dans le ciel au fil des jours. Au fil du cycle lunaire, la Lune monte ou descend en déclinaison. Dans l'hémisphère nord, la Lune est dite montante si d'un jour sur l'autre, sa déclinaison lors de son passage en direction du sud augmente, ou si l'endroit de l'horizon où elle se lève se déplace vers le nord. Elle est dite descendante dans le cas inverse.
Librations de la Lune La Lune présentant toujours le même hémisphère à la Terre (sa rotation étant synchrone, c’est-à-dire sa période de révolution étant égale à sa période de rotation), on appelle librations les phénomènes permettant à un observateur à la surface de la Terre de voir plus de 50 % de la surface de la Lune :
Ces phénomènes peuvent prendre 4 formes : les librations en longitude, les librations en latitude, les librations parallactiques et les librations physiques.
Librations en longitude Si la Lune tournait autour de la Terre en un cercle parfait (ellipse d’excentricité nulle), sa vitesse de translation serait uniforme (2e loi de Kepler) et donc toujours strictement opposée, en terme de vitesse angulaire observée depuis la Terre, à sa vitesse de rotation. Il n’y aurait donc pas de librations en longitude.
Toutefois, les perturbations gravitationnelles dues aux autres corps du système solaire, ainsi qu’aux hétérogénéités de répartition de masse au sein des corps terrestres et lunaires entraînent des irrégularités dans le mouvement de révolution géocentrique lunaire, qui se traduit par une orbite dont l’excentricité varie autour d’une valeur moyenne de 0,0549.
La Lune parcourt donc son orbite avec une vitesse variable (2e loi de Kepler). Ainsi, quand elle se rapproche de son périgée (point de son orbite le plus proche de la terre), elle met moins de temps pour parcourir un quart de son orbite que pour pivoter de 90° sur son axe : la Lune laisse alors voir une mince bande supplémentaire de son bord Est (vu de la Terre).
À l’inverse, lorsque qu’elle se rapproche de son apogée (point de son orbite le plus éloigné de la Terre), sa vitesse de translation, minimale, devient inférieure à sa vitesse de rotation, et la Lune laisse voir plus largement son bord Ouest (vu de la Terre). De façon imagée, la Lune semble dire « non » de la tête.
La valeur de la libration en longitude se situe autour de 7°54’ (donc un total de deux fuseaux d'un peu moins de 8°Chacun au cours d'une lunaison).
Librations en latitude La libration en latitude est due au fait que l’axe de rotation de la Lune n’est pas perpendiculaire au plan de son orbite : la Lune conserve cet angle de 6,7° tout au long de sa course orbitale. L’observateur peut donc successivement observer, au cours de plusieurs lunaisons, les zones polaires Nord et Sud du globe lunaire. De façon imagée, la Lune semble faire « oui » de la tête.
Librations parallactiques ( parallaxe diurne ) Il s’agit d’un phénomène purement optique, dû aux positions respectives de la Lune et de l’observateur à la surface du sol.
En début de nuit, alors que la Lune se lève pour un observateur situé à l'équateur, celui-ci est plus favorablement positionné pour observer le bord oriental de la Lune. À l’inverse, en fin de nuit, il peut observer plus favorablement le bord Ouest de la Lune.
Cette parallaxe, d'une valeur d'environ 1°, est très difficile à exploiter en pratique : en effet, c’est lorsque leur effet géométrique est maximal (lever et coucher de lune) que l’observation est rendue plus difficile, en raison de la lumière de l’aube et du crépuscule, et de l’épaisseur plus importante de l’atmosphère terrestre à travers de laquelle se fait l’observation
Librations parallactiques ( parallaxe diurne ) [modifier]
Il s’agit d’un phénomène purement optique, dû aux positions respectives de la Lune et de l’observateur à la surface du sol.
En début de nuit, alors que la Lune se lève pour un observateur situé à l'équateur, celui-ci est plus favorablement positionné pour observer le bord oriental de la Lune. À l’inverse, en fin de nuit, il peut observer plus favorablement le bord Ouest de la Lune.
Cette parallaxe, d'une valeur d'environ 1°, est très difficile à exploiter en pratique : en effet, c’est lorsque leur effet géométrique est maximal (lever et coucher de lune) que l’observation est rendue plus difficile, en raison de la lumière de l’aube et du crépuscule, et de l’épaisseur plus importante de l’atmosphère terrestre à travers de laquelle se fait l’observation.
Librations physiques Il s’agit cette fois de véritables vibrations physiques de la sphère lunaire autour de sa position moyenne. Ces infimes vibrations (pas plus de quelques minutes d’arc) sont causées par l’attraction variable de la Terre sur la Lune, et ne sont pas perceptibles à l’œil nu. L’étude de ces oscillations est de la plus haute importance pour la détermination de la forme et de la structure interne de la Lune.
L’ensemble de ces phénomènes de libration au cours de lunaisons successives permet d’observer environ 59 % de la surface lunaire depuis la surface terrestre. Il faut noter toutefois que les zones supplémentaires ainsi offertes à l’observation sont très déformées par l’effet de perspective, et rendent difficile l’observation de ces régions depuis le sol. Seules les sondes automatiques, par un survol régulier, en permettent l’étude topologique précise.
Éclipses solaires et lunaires Les éclipses solaires Par une coïncidence extraordinaire, vue de la Terre, la taille apparente de la Lune est presque exactement identique à celle du Soleil, si bien que deux sortes d'éclipse solaire sont possibles selon l'éloignement de la Lune : totale et annulaire selon que la Lune en étant plus proche cache totalement le soleil ou qu'elle soit plus loin et alors la bordure du soleil reste visible et alors l'éclipse est annulaire. Les éclipses ne se produisent que rarement puisque le plan de la trajectoire de la Lune autour de la Terre est différent du plan de la trajectoire de la Terre autour du Soleil. Elles ont lieu uniquement quand un nœud coïncide avec la nouvelle lune. Celle-ci couvre alors le Soleil, en tout ou en partie. La couronne solaire devient visible à l'œil nu lors d'une éclipse totale.
Les éclipses lunaires C'est alors la Terre qui sert de cache et son ombre portée sur la Lune est alors observée de nuit à partir de la terre ; pour quelqu'un résidant sur la Lune, cela sera qualifié d'éclipse de soleil produite par la terre servant de cache.
Influence gravitationnelle de la Lune sur la Terre Parmi les influences les plus connues, des plus réelles aux plus romantiques, citons :
La marée, le mouvement de révolution de la Lune autour de la Terre induit un effet gravitationnel différentiel (par rapport à l'effet gravitationnel Lune-Terre, vu du centre de la Terre) sur les eaux qui constituent les océans et les mers, provoquant une hausse locale du niveau d'eau à la surface de la Terre, approximativement dans la direction Terre-Lune, et dans la direction opposée. Cet effet différentiel est supérieur à celui dû au Soleil, même si sur Terre le champ de gravitation du Soleil est supérieur à celui de la Lune. L'onde de marée est en retard par rapport au mouvement de la Lune du fait de son frottement sur les fonds marins ; il s'ensuit un lent ralentissement du mouvement de rotation de la Terre, et un très lent éloignement de la Lune.
Les vents, l'air étant lui aussi un fluide, il subit lui aussi de grosses influences de la part de cet objet céleste très proche.
L'activité sismique, le magma du manteau, présent sous la croûte terrestre solide, subit lui aussi du fait de son état visqueux des mouvements, correspondant au passage du satellite. Pour certains, la fragmentation de la croûte en plaques serait une conséquence de la présence de la Lune. Il est important de réaliser que ceci n'est plausible que parce que la Lune était beaucoup plus près de la Terre à ses origines.
L'évolution des espèces, le nautile possède une coquille en spirale formée d'anneaux. Chaque jour, il forme un anneau supplémentaire. Au bout d'un mois se forme une nouvelle cloison intérieure. Ce phénomène est lié à l'instinct de frai du nautile, qui le fait remonter près de la surface à chaque pleine lune. Or, la fréquence de ces cloisons intérieures augmente si on observe des coquilles fossiles et augmente proportionnellement à l'ancienneté de ces fossiles. C'est une confirmation indirecte et indépendante de l'allongement du mois dû à l'augmentation progressive de la distance Terre-Lune.
L'obliquité terrestre, l'obliquité de la Terre varie entre 21 et 24° environ par rapport à l'équateur céleste. Celle de Mars qui n'a pas de satellite naturel comparable varie entre 20 et 60°. Les scientifiques pensent donc que la Lune stabilise la Terre dans son mouvement comme si elle était un contrepoids -- simplement parce que le moment d'inertie du système Terre-Lune est bien plus grand que celui de la Terre seule.
Les calendriers ont longtemps indiqué les phases de la Lune pour les activités rurales (visibilité de nuit) ou de pêche (marées).
Les cycles menstruels, la périodicité moyenne du cycle féminin suggère-t-elle une influence lunaire ? La plupart des scientifiques croient plutôt à une coïncidence car si le cycle moyen est voisin de 28 jours sous certaines latitudes (et de 28 jours exactement avec la pilule contraceptive) il est par exemple de 32 jours en Inde [3]. Cette vision du cycle de 28 jours proviendrait donc simplement d'un autocentrisme occidental et de la généralisation de la contraception hormonale.
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