LUNE


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Symbole
Découvreur / Date de découverte --- / ---
Rayon(équatorial) 1 737,3 km (0,272 Terre)
Masse 7,34×1022 kg
Période de rotation (jour sidéral) Synchrone
Période de révolution 27,3217 jours
Aphélie 405 500 km
Périhélie 363 300 km
Température moyenne (surface) 196°K = - 77°C
Pression atmosphérique 3×10-10 Pa

Approfondir avec WIKIPEDIA                  Photojournal NASA

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Unique satellite naturel de la Terre

  Les différentes phases.

  Le cycle lunaire est divisé en huit phases : 
        1 - la nouvelle lune (conjonction)
        2 - le premier croissant
        3 - le premier quartier (quadrature)
        4 - la lune gibbeuse
        5 - la pleine lune (opposition)
        6 - la lune gibbeuse
        7 - le dernier quartier (quadrature)
        8 - le dernier croissant


Les huit phases forment un cycle lunaire complet appelé "lunaison" dont la durée est de 29,5 jours.


Image : Planète astronomie

Les phases de la Lune dépendent de la position de celle-ci autour de la Terre. La nouvelle lune a lieu lors de l'alignement Soleil-Lune-Terre (alignement approximatif à cause de l'inclinaison de 5 degrés de l'orbite lunaire, alors que la pleine lune correspond à l'alignement Soleil-Terre-Lune. La Lune au premier quartier (lorsqu'elle dessine l'arrondi de la lettre D) est visible en après-midi et en soirée, alors qu'au dernier quartier (dessinant l'arrondi d'un C) elle apparaît en fin de nuit ainsi qu'en matinée.

Objet de multiples symboliques (la folie, la rêverie, la mélancolie...), la Lune est un corps céleste complètement figé ; il porte les traces intactes d'innombrables impacts de météorites qui l'ont bombardé il y a près de quatre milliards d'années. En 1969, l'homme a marché sur la Lune. Cette exploration, considérée comme une immense conquête humaine, et les missions qui ont suivi, ont beaucoup appris sur le satellite de la Terre. La Lune garde pourtant entier le mystère de son origine.

[ Lien externe  Animation des phases lunaires ]

[ Lien externe   Calendrier lunaire ]


Le système Terre-Lune

Animation interactive en anglais (cliquez sur l'icône)
SWF File

[ Si votre n'avigateur n'ouvre pas l'animation, cliquez ici ]

Le système Terre-Lune est exceptionnel au sein du cortège planétaire du Soleil, de par le contraste très faible entre les masses de la planète et de son satellite. Le rayon lunaire est de 1 740 km, soit plus du quart du rayon terrestre, et la masse de la Lune (7,35·1022 kg) représente 1/81 de la masse de la Terre. Seul Pluton et son satellite Charon offrent un contraste de masse encore plus faible. La distance moyenne Terre-Lune dépasse 60 rayons terrestres, ce qui est l'une des plus grandes distances planète-satellite du système solaire. 

De telles caractéristiques permettent de considérer le système Terre-Lune comme une planète double. La présence de la Lune assure une très forte stabilité des paramètres orbitaux de la Terre. Sans la Lune, l'inclinaison de l'axe de rotation de la Terre et l'excentricité de son orbite varieraient bien plus, entraînant des contrastes entre les saisons peut-être néfastes à la vie sur Terre. Mars, dont deux lunes sont très petites, ainsi que Vénus, qui n'a pas de satellite naturel, n'ont jamais bénéficié de cette stabilisation et ont déjà subi dans leur histoire de très fortes perturbations. 

La formation de la Lune reste une question non résolue. La chronologie isotopique appliquée aux roches indique que la Lune a été formée il y a environ 4,55 milliards d'années, et donc qu'elle est contemporaine de la Terre. Trois principales théories s'affrontent, sans qu'aucune ne soit à l'heure actuelle vraiment satisfaisante. Soit la Lune est un fragment détaché de la Terre primitive, soit il s'agit d'un astre capturé par la Terre, soit enfin elle s'est formée au voisinage de la Terre, par condensation et agrégation de matière. 

Des mesures systématiques de la distance Terre-Lune sont effectuées, à l'aide de miroirs déposés sur le sol lunaire réfléchissant un puissant faisceau laser émis depuis un télescope terrestre. La mesure de la durée du trajet aller-retour du faisceau donne la distance avec une précision millimétrique. On constate ainsi que la Lune s'éloigne de la Terre de 3 cm par an, conséquence du ralentissement de la rotation diurne terrestre suite aux marées lunaires. Cet éloignement sera bloqué le jour où les mouvements orbitaux de la Terre et de la Lune seront synchronisés, les deux corps liés l'un à l'autre apparaissent alors comme par un axe rigide, ce qui n'arrivera pas avant quelques milliards d'années.

Lien externe : animation sur le site "La main à la pâte"



La Lune et les éclipses


VIDEO



La Lune au fil des jours et des mois

La Lune décrit autour de la Terre une orbite elliptique, dont le demi-grand axe est de 384 402 km. Le mois sidéral, égal à 27,32 jours, mesure la rotation lunaire autour de la Terre par rapport aux étoiles fixes ; le mois synodique est plus long, 29,53 jours, car il tient compte de l'entraînement de la Terre autour du Soleil, et mesure la durée entre deux phases identiques de la Lune. Ce mouvement de rotation correspond à un déplacement dans le ciel de 12° par jour environ. En moyenne, la Lune se lève chaque jour 50 min plus tôt.

Au cours de sa rotation, la Lune présente toujours la même face à un observateur terrestre. Ce phénomène, dû aux marées que la Terre exerce sur la Lune, est d'ailleurs commun à tous les satellites du système solaire autour de leur planète respective, sans exception. Il s'ensuit que le globe lunaire présente une forme allongée, la plus grande dimension pointant dans la direction de la Terre. 

Malgré cette synchronisation, plus de la moitié (59 %) de la surface lunaire est visible au cours d'une lunaison. En effet, alors que la rotation propre de la Lune est uniforme, sa rotation orbitale ne l'est pas, car sa trajectoire autour de la Terre est elliptique. Par ailleurs, son axe de rotation est incliné de 83°20' sur son plan orbital, ce qui permet de voir alternativement les deux calottes polaires. Il faut enfin signaler que la figure non sphérique de la Terre ainsi que les perturbations gravitationnelles solaires font que les calculs du mouvement de la Lune sont des plus complexes.

L'ellipticité de la trajectoire lunaire induit des éclipses de deux types : de Soleil et de Lune. Lorsque la nouvelle lune est proche du périgée (le lieu de la trajectoire le plus proche de la Terre), elle peut occulter entièrement le disque solaire ; cette éclipse est annulaire car le diamètre angulaire vu depuis la Terre est alors inférieur à celui du Soleil. Les éclipses de Lune ont lieu lorsqu'elle traverse le cône d'ombre de la Terre, à la pleine lune. Il n'y a pas d'éclipse à chaque nouvelle ou pleine lune, car le plan de l'orbite est incliné de 5°8' par rapport à l'écliptique. Pour qu'une éclipse de Lune soit visible d'un lieu de la Terre, il suffit que la Lune y soit levée. La limite du cône d'ombre envahissant la Lune lui donne un aspect totalement différent de celui des phases ; à la totalité, la Lune est plus ou moins rougeâtre, la couleur dépendant de l'état de l'atmosphère terrestre qui réfracte vers la Lune la lumière solaire. Une éclipse de Soleil n'est en revanche totale que sur une bande large de 300 km et longue de quelques milliers de kilomètres. Elle dure au plus 7 min, au cours desquelles il fait totalement nuit, la température pouvant baisser de 10°C. Une éclipse partielle, visible depuis de plus vastes régions, est bien moins impressionnante, et peut passer totalement inaperçue quand bien même 90 % du disque solaire sont occultés. Le mode d'observation le plus sûr d'une éclipse de Soleil consiste à projeter l'image du disque solaire sur un écran ; toute observation directe nécessite une protection appropriée, bien plus efficace qu'une simple paire de lunettes de soleil.



Structure de la Lune, surface et cratères

Bien qu'elle demeure encore mal déterminée, il est probable que la structure interne de la Lune se compose de trois ou quatre couches. Le noyau central, de 300 km de rayon, composé de fer et de silicium, est entouré d'une couche en partie liquide, d'environ 400 km d'épaisseur, elle-même surmontée d'un manteau de roches d'environ 800 km, puis de la croûte de 70 km d'épaisseur.

Si la composition moyenne de la Lune ressemble à celle de la Terre, certaines différences restent inexpliquées : alors que le fer représente 30 % de la masse de la Terre, il est trois fois moins abondant sur la Lune.

 

L'analyse des orbites des sondes circumlunaires a permis de détecter des anomalies du champ de gravitation, correspondant à des concentrations de masse, appelées mascons, généralement situées sous les mers. Le champ magnétique propre de la Lune, qui est beaucoup plus faible que le champ terrestre, n'est pas un champ dipolaire comme ce dernier, mais avec des variations locales d'intensité et de direction qui pourraient correspondre à la présence de grandes masses de fer pur dans certaines couches. L'activité sismique de la Lune est très faible comparée à l'activité terrestre ; elle est excitée uniquement par les marées dans le champ gravitationnel terrestre, et les contraintes thermiques provoquées par l'alternance du jour et de la nuit. Le flux thermique dénote en revanche une radioactivité deux fois plus importante que celle de la Terre.

La surface lunaire est extrêmement sombre : la Lune a un albédo moyen de 0,11, ce qui signifie que seulement 11 % de la lumière incidente est réfléchie par le sol lunaire. Cela s'explique par la nature chimique du sol, et surtout par son extrême pulvérulence. Les principaux éléments du relief sont d'une part les cratères, et d'autre part les " mers " (sans la moindre goutte d'eau !), gris sombre, et les continents, plus clairs.

Les cratères, provoqués par la chute de météorites, ou bien par des retombées de cratères primaires, ont un diamètre entre 1 cm et plus de 200 km. Les plus petits cratères ont un fond en forme de bol, les plus grands un fond plat. Ces derniers comprennent un piton central, formé par rebond de l'onde de choc, et plusieurs anneaux. Tous sont entourés d'ejecta. La cratérisation de la face cachée est plus intense, alors que 95 % des mers sont sur la face visible. La plus grande partie des cratères a été formée il y a plus de 3,8 milliards d'années, au cours d'une période de bombardement intense par des météorites, qui a affecté tous les corps du système solaire. La face visible a bénéficié de la protection de la Terre après cette période. Les continents fortement cratérisés sont plus anciens que 3,8 milliards d'années. Ils se composent essentiellement de feldspath calcique, soit fortement majoritaire, soit accompagné d'olivine et de pyroxène. Les mers sont en revanche constituées de basalte. Sûrement proviennent-elles de laves issues des couches internes, remplissant les dépressions de la Lune encore jeune et intensément bombardée. Moins cratérisées et donc plus jeunes que les continents, elles datent d'il y a 3,2 à 3,8 milliards d'années.

Si les cratères dominent tant la morphologie de la surface lunaire, c'est que l'absence d'eau et d'atmosphère sur la Lune implique que tous les mécanismes d'érosion sont d'origine cosmique, et d'une intensité bien inférieure à celle de l'érosion terrestre. La couche superficielle de la croûte lunaire, d'où ont été extraits les échantillons rapportés sur Terre, est formée sur quelques mètres de profondeur d'un dépôt de roches fragmentées et de poussières de météorites, appelé régolite. Le bombardement micrométéoritique associé au vent solaire en a réduit la taille des composants à environ 1/10 mm. Sous cette couche, les fragments de roches ont subi une recristallisation, qui les a cimentés, formant des brèches. Le champ gravitationnel, un sixième de la valeur terrestre, est trop faible pour permettre l'existence d'une atmosphère notable. Cette absence entraîne une érosion très faible, due seulement aux micrométéorites ainsi qu'aux contrastes de température entre les régions à l'ombre et celles éclairées. Chaque région subit deux semaines éclairées, la température atteignant 125 °C, suivies de deux semaines de nuit, où la température décroît à -175°C.




Observation et exploration spatiale

L'observation de la Lune remonte à la nuit des temps : des écrits du VIIIème siècle avant notre ère parlent déjà de la prédiction des éclipses ; le cycle lunaire de 18 ans et 11 jours, le saros, avec en moyenne 84 éclipses de Lune et de Soleil, est établi au Vème siècle avant notre ère. L'invention de la lunette astronomique a permis d'établir des cartes de la Lune, mais il a bien fallu attendre l'exploration spatiale pour enfin découvrir sa face cachée. Cette exploration a été l'enjeu d'une compétition scientifique et politique intense entre Soviétiques et Américains.

En 1959, l'engin soviétique Luna-2 percute pour la première fois la surface lunaire ; Luna-3 rapporte les premiers clichés de la face cachée. À partir de cette date, on assiste au développement de plusieurs programmes d'exploration lunaire, conçus suivant des principes différents : sonde spatiale contournant simplement la Lune, sonde satellisée autour de la Lune, sonde automatique posée sur la Lune, et enfin sonde habitée se posant sur la Lune en permettant l'exploration directe par l'homme.


Dès 1967, les données recueillies par plus de dix sondes américaines et soviétiques permettent d'établir une topographie détaillée de toute la surface lunaire, ainsi qu'une analyse physique et chimique de son sol. Il s'agit de préparer activement un proche débarquement. En 1968, plusieurs lancers de capsules inhabitées, puis un vol habité circumlunaire (celui d'Apollo 8) sont destinés à mettre au point le matériel. En 1969, un dernier vol d'essai permet le largage de deux astronautes dans une capsule LEM (Lunar Excursion Module), qui survole la Lune à 15 km d'altitude avant d'être récupérée. Le 16 juillet de la même année, trois astronautes (Neil Armstrong, Edwin Aldrin et Michael Collins) quittent la Terre à bord d'Apollo 11, grâce au gigantesque lanceur Saturn V. Le 20 juillet 1969, le LEM atterrit dans la mer de la Tranquillité, où les astronautes recueillent des échantillons de sol lunaire et installent des instruments d'observation. Le 24 juillet, le véhicule spatial revient sur Terre.

 
De 1959 à 1975, plus de cinquante missions d'exploration, automatiques ou habitées, dont six débarquements, ont été effectuées et ont permis de rapporter, outre plus de 20 000 photographies et 382 kg d'échantillons prélevés dans neuf régions différentes, une somme de données concernant la radioactivité, la température, le champ gravitationnel, le champ magnétique, l'activité sismique, l'analyse chimique in situ. Les dernières grandes missions lunaires américaines ont lieu en 1972, alors que les véhicules automatiques soviétiques Lunakhod explorent la surface de 1970 à 1976.  Avant d'entreprendre d'éventuels vols habités vers d'autres corps du système solaire, de nouvelles missions sur la Lune sont envisagées. La Lune, dépourvue d'atmosphère, est un site privilégié pour y implanter un observatoire astronomique, mais un tel projet n'a encore donné lieu à aucun financement officiel.