Lune
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La Lune vue de la Terre

Vue de la lune avec un simple appareil photo.

Avec une magnitude de -12,6 pendant la pleine lune, la Lune est l’astre le plus visible dans le ciel de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la...), après le Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique, c'est une étoile de type naine...). Cette luminosité (La luminosité désigne la caractéristique de ce qui émet ou réfléchit la lumière.) et sa proximité la rendent facilement observable (Dans le formalisme de la mécanique quantique, une opération de mesure (c'est-à-dire obtenir la valeur ou un intervalle de valeurs d'un paramètre physique, ou plus généralement une information sur un...), même à l’œil nu ou en plein jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil...). Une simple paire (On dit qu'un ensemble E est une paire lorsqu'il est formé de deux éléments distincts a et b, et il s'écrit alors :) de jumelles (On désigne par le terme jumelles un dispositif optique binoculaire grossissant destiné à l'observation d'objets à distance, constitué de deux lunettes symétriques montées en parallèle.) permet de distinguer les mers (Le terme de mer recouvre plusieurs réalités.) et les plus gros cratères. De plus, de nombreux phénomènes observables, liés à son orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.) caractéristique, la distinguent des autres astres. Par contre, un effet reste purement psychologique : l’apparente plus grande taille du Soleil et de la Lune (La Lune est l'unique satellite naturel de la Terre et le cinquième plus grand satellite du système solaire avec un diamètre de 3 474 km. La distance moyenne séparant la Terre de la Lune est de...) quand ils sont près de l’horizon. La plus grande distance et la réfraction (En physique des ondes — notamment en optique, acoustique et sismologie — le phénomène de réfraction est la déviation d'une onde lorsque la vitesse de celle-ci change entre deux milieux. Typiquement, cela se produit à...) atmosphérique rendent en fait l’image de la Lune légèrement aplatie quand elle est près de l’horizon.

Les phases

Les différentes phases de la Lune

Du fait de sa rotation synchrone (La rotation synchrone est un phénomène qui se produit lorsqu'un satellite naturel orbite à proximité de sa planète et qui a comme conséquence que la période de...), la Lune présente toujours quasiment la même partie de sa surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière...) vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) de la Terre : la face dite « visible ». Mais la moitié de la sphère (En mathématiques, et plus précisément en géométrie euclidienne, une sphère est une surface constituée de tous les points situés à une...) éclairée par le soleil varie au cours des 29,53 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 (La trajectoire est la ligne décrite par n'importe quel point d'un objet en mouvement, et notamment par son centre de gravité.) de la Lune dans le ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.) au fil des jours. Au fil du cycle lunaire (Pour les homonymes, voir Pierrot lunaire, une œuvre de musique vocale d'Arnold Schönberg.), la Lune monte ou descend en déclinaison. Dans l’hémisphère nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.), la Lune est dite « montante » si d’un jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à...) sur l’autre, sa déclinaison lors de son passage en direction du sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.) 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 (En mathématiques, l'inverse d'un élément x d'un ensemble muni d'une loi de composition interne · notée multiplicativement, est un élément y tel que x·y = y·x =...).

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 (La période de révolution, est le temps mis par un astre pour accomplir sa trajectoire, ou révolution, autour d’un autre astre. Comme une planète autour du Soleil, ou un satellite autour...) 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 quatre formes : les librations en longitude (La longitude est une valeur angulaire, expression du positionnement est-ouest d'un point sur Terre (ou sur une autre planète).), les librations en latitude (La latitude est une valeur angulaire, expression du positionnement nord-sud d'un point sur Terre (ou sur une autre planète), au nord ou au sud de l'équateur.), les librations parallactiques et les librations physiques.

Librations en longitude

Si la Lune tournait autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres Erythrotriorchis, Kaupifalco,...) de la Terre en un cercle (Un cercle est une courbe plane fermée constituée des points situés à égale distance d'un point nommé centre. La valeur de cette distance est appelée...) parfait (ellipse d’excentricité nulle), sa vitesse (On distingue :) de translation serait uniforme (2e loi de Kepler) et donc toujours strictement opposée, en termes de vitesse angulaire (En physique, et plus spécifiquement en mécanique, la vitesse angulaire ω, aussi appelée fréquence angulaire, est une mesure de la vitesse de rotation.) 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 (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le Soleil et des corps célestes ou objets définis gravitant autour de lui...), ainsi qu’aux hétérogénéités de répartition de masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la...) 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 (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble s'ils...) de 0,0549.

La Lune parcourt donc son orbite avec une vitesse variable (En mathématiques et en logique, une variable est représentée par un symbole. Elle est utilisée pour marquer un rôle dans une formule, un prédicat ou un algorithme. En...) (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 (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) 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, lorsqu’elle se rapproche de son apogée (Un apogée (du grec apogeios : loin de la terre ; apo : loin + gê : Terre), dans les domaines de l'astronomie et de l'astronautique, est le point extrême de l'orbite elliptique d'un astre...) (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 (L’ouest est un point cardinal, opposé à l'est. C'est la direction vers laquelle se couche le Soleil à l'équinoxe, le couchant (ou ponant).) (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 ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un total est le résultat d'une addition, c'est-à-dire une somme. Exemple : "Le total des dettes". En physique le...) 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 (En géométrie plane, on dit que deux droites sont perpendiculaires quand elles se coupent en formant un angle droit. Le terme de perpendiculaire vient du latin per-pendiculum (fil à plomb) et justifie la généralisation de...) au plan de son orbite : la Lune conserve cet angle (En géométrie, la notion générale d'angle se décline en plusieurs concepts apparentés.) de 6,7° tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) au long de sa course (Course : Ce mot a plusieurs sens, ayant tous un rapport avec le mouvement.) 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)

The Moon Luc Viatour.jpg

Il s’agit d’un phénomène purement optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.), 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 (La parallaxe est l'incidence du changement de position de l'observateur sur l'observation d'un objet.), 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 (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière est...) 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 ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un acte. Cartographie géologique ; la minute de terrain est la carte originale, au crayon, levée sur...) 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 (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la fois en activité et en formation à...) 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. Toutefois, 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, l’éclipse est alors 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 (La nouvelle Lune désigne la phase lunaire pendant laquelle la Lune, au cours de son mouvement orbital de ~29,5 jours autour de la Terre par rapport au Soleil, qui est sa révolution synodique, se trouve entre la Terre et le...). Celle-ci couvre alors le Soleil, en tout ou en partie. La couronne solaire (La couronne solaire est la partie de l'atmosphère du Soleil située au-delà de la chromosphère et qui s'étend sur des millions de kilomètres en se...) devient visible à l’œil nu lors d’une éclipse (Une éclipse correspond à l'occultation d'une source de lumière par un objet physique. En astronomie, une éclipse se produit lorsqu'un objet (comme...) totale.

Les éclipses lunaires

C’est alors la Terre qui sert de cache et son ombre portée (L'ombre portée est la zone soustraite aux rayons lumineux incidents par un objet sur son support. De façon conventionnelle, en dessin technique,...) 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.

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