The Lune reference article from the French Wikipedia on 27-Jul-2004
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Lune

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Lune
Symbole astronomique de la Lune
Image:Moon-galileo-color-thumb.jpg
Caractéristiques de l'orbite
Rayon moyen km
Excentricité 0,0554
Période de révolution 27,322 d
Inclinaison varie entre 28,60° et 18,30°
Satellite naturel de la Terre
Caractéristiques physiques
Diamètre Équateur>équatorial 3 475,0 km
Surface ×107 km²
Masse ×1022 kg
Densité moyenne 3,344 g/cm³
Gravité de surface m/s²
Période de rotation synchrone
Inclinaison de l'axe varie entre 3,60° et 6,69°
Albédo 0,12
Vitesse de libération 2,38 km/s
temp de surface min 98 kelvin>K
moy 196 K
max 398 K
Caractéristiques de l'atmosphère
Pression atmosphérique -10 Pascal (unité)>Pa
Hélium 25 %
Néon 25 %
Dihydrogène 23 %
Argon 20 %
Méthane
Ammoniaque
Dioxyde de carbone
traces

La Lune est le seul satellite naturel de la Terre. La Lune est différenciée des satellites des autres planètes par sa première lettre majuscule.

L'image couleur de la Lune dans le tableau ci-contre (cliquez ici pour voir l'image en plein écran) a été prise par la sonde Galileo le 9 décembre 1990 à 17h35 GMT, à une distance d'environ 560 Mm. Ce cliché est composé d'images monochromes prises à travers des filtres violet, rouge et proche de l'infrarouge. La face visible (vue de la Terre) est à droite, la face cachée à gauche. La Mer Orientale (Mare Orientale), sombre cratère à anneaux faisant 950 km de diamètre, est près du centre. En haut à droite se trouve le grand et sombre Océan des Tempêtes (Oceanus Procellarum); en-dessous, la plus petite Mer des Humeurs (Mare Humorum). Celle-ci, comme la Mare Orientale dans le centre du bassin, se sont formées il y a 3 milliards d'années à partir de coulées de lave basaltique qui ont tapissé le fond de gigantesques cratères d'impacts. En bas à gauche, parmi les hauts plateaux méridionaux, se trouve le cratère South-Pole-Aitken, similaire à la Mer Orientale, mais plus grand (2250 km de diamètre). Il est aussi plus vieux et donc plus érodé par les micro-météorites et le vent solaire. Les hauts plateaux (Terrae) et les mers (Maria) des faces visible et cachée de la Lune sont couverts de cratères jeunes, lumineux et rayonnants.

Table of contents
1 Caractéristiques Physiques
2 Influence gravitationnelle de la Lune sur la Terre
3 Croyances et mythologies
4 Symbolique de la Lune
5 L'exploration lunaire
6 Lien externe

Caractéristiques Physiques

Caractéristiques orbitales

Il peut sembler curieux que les inclinaisons de l'orbite lunaire et de son axe de rotation soient listés dans le tableau comme variant considérablement. Il faut rappeler ici que l'inclinaison orbitale est mesurée par rapport à l'équateur de la primaire (en l'occurrence la Terre), et que l'inclinaison de l'axe de rotation est mesurée par rapport à la normale au plan orbital du satellite (la Lune). Normalement, ces conventions correspondent bien à la réalité physique du système et ces valeurs sont donc stables. Exceptionnellement, ce n'est pas le cas avec la Lune.

La Terre et la Lune forment en fait une "planète double" : elles sont chacune plus liées au Soleil qu'entre elles. Le plan de l'orbite lunaire maintient une inclinaison de 5,145 396º par rapport à l'écliptique (le plan orbital de la Terre), et l'axe de rotation lunaire maintient une inclinaison de 1,5424º par rapport à la normale à ce même plan. Le plan orbital lunaire précesse rapidement (i.e. que son intersection avec l'écliptique tourne dans le sens horaire), en 6793,5 jours (18,5996 années), à cause de l'influence gravitationnelle du bourrelet équatorial de la Terre. Au cours de cette période, le plan orbital lunaire voit donc son inclinaison par rapport à l'équateur terrestre (qui est lui-même incliné de 23,45º par rapport à l'écliptique) varier entre 23,45º+5,15º = 28,60º et 23,45º-5,15º = 18,30º. Simultanément, l'axe de rotation lunaire voit son inclinaison par rapport à son plan orbital varier entre 5,15º+1,54º = 6,69º et 5,15º-1,54º = 3,60º. Notons que l'inclinaison de la Terre subit le contre-coup de ce processus et varie de 0,002 56º de part et d'autre de sa valeur moyenne; c'est ce qu'on appelle la nutation.

Les périodes de la Lune
Nom Valeur (d) Définition
sidérale 27,321 661 Par rapport aux étoiles lointaines
synodique 29,530 588 Par rapport au Soleil (phases de la Lune)
tropique 27,321 582 Par rapport au point vernal (précesse en ~26 000 a)
anomalistique 27,554 550 Par rapport au périgée (récesse en 3232,6 jours = 8,8504 a)
draconitique 27,212 220 Par rapport au nœud ascendant (précesse en 6793,5 jours = 18,5996 a)

La période de rotation de la Lune est la même que sa période orbitale, ce qui fait que nous en voyons toujours la même face. Cette rotation synchrone résulte des frottements qu'a entraîné la marée de la Terre sur la Lune. Cela a progressivement amené la Lune à ralentir sa rotation sur elle-même jusqu'à ce que la période de ce mouvement coïncide avec celle de la révolution de la Lune autour de la Terre. De la même manière, la rotation de la terre continue de ralentir pour correspondre à la période orbitale de la Lune. Le moment cinétique devant se conserver, la Lune se déplace vers une orbite plus haute de 3,8 cm par an. L'attraction gravitationnelle que la Lune exerce sur la Terre est aussi à l'origine des marées de la mer. La variation du niveau de la mer est synchronisée avec le mouvement de la Lune autour de la Terre (à noter que le Soleil a aussi une grande influence dans ce phénomène).

La rotation synchrone n'est vraie qu'en moyenne car l'orbite lunaire est d'une excentricité non négligeable. Lorsque la Lune passe à son périgée, sa rotation est plus lente que son mouvement orbital, aussi découvre-t-on jusqu'à huit degrés de longitude supplémentaire de son côté est (droit). À l'inverse, lorsqu'elle passe à son apogée, sa rotation est plus rapide que son mouvement orbital, ce qui permet de découvrir un autre fuseau de huit degrés de longitude de son côté ouest (gauche). C'est ce qu'on appelle la libration en longitude (la Lune fait "non" de la tête). Parce que l'orbite lunaire est inclinée par rapport à l'équateur terrestre, la Lune semble osciller de haut en bas (la Lune fait "oui" de la tête) selon qu'elle se trouve à son maximum ou son minimum de latitude céleste (déclinaison). C'est ce qu'on appelle la libration en latitude, et cela permet de découvrir les zones polaires de la Lune sur environ sept degrés de latitude. Finalement, parce que la Lune n'est qu'à environ 60 rayons terrestres de nous, un observateur à l'équateur qui observe la Lune pendant toute une nuit se déplace d'un diamètre terrestre de la droite de la Lune à sa gauche. C'est la libration diurne, et sa valeur est d'environ un degré.

La Terre et la Lune tournent autour de leur centre de masse commun (barycentre). Comme celui-ci se trouve à l'intérieur de la terre, mais à environ 4700 kilomètres de son centre, le mouvement de la terre est généralement décrit comme une "oscillation". Vues de leur pôle nord, la Terre et la Lune tournent sur elles-mêmes, la Lune tourne autour de la Terre et la Terre tourne autour du Soleil dans le sens contraire des aiguilles d'une montre.

Le plan orbital de la Lune autour de la Terre est incliné de 5,16° par rapport au plan orbital de la Terre autour du Soleil (le plan de l'écliptique). Les points où l'orbite de la Lune croise l'écliptique s'appellent les "nœuds" lunaires; le nœud septentrional (ou ascendant) est celui où la Lune passe vers le nord de l'écliptique, et le nœud méridional (ou descendant) est celui où elle passe vers le sud. Les éclipses solaires ont lieu quand un nœud coïncide avec la nouvelle lune; les éclipses lunaires quand un nœud coïncide avec la pleine lune.

La Lune montre différentes phases selon les positions relatives du Soleil, de la Terre et de la Lune. La première phase est la nouvelle lune (conjonction). La Lune se situe entre le Soleil et la Terre, sa face obscure nous fait face : la Lune est invisible dans le ciel. Progressivement, la Lune se décale en suivant son orbite autour de la Terre, et un croissant de plus en plus large devient visible, au fur et à mesure que la face exposée au Soleil devient visible de la Terre : la Lune est croissante. Lorsque le Soleil illumine la moitié de la face lunaire, la Lune est en quadrature. Lorsque la face de la Lune exposée au Soleil est complètement visible depuis la Terre (la Terre est alors située entre le Soleil et la Lune), c'est la pleine lune (opposition). La Lune poursuivant sa course autour de notre planète, la partie visible diminue, la Lune est décroissante, jusqu'à la nouvelle Lune. Le cycle lunaire (période synodique) dure environ 29,5 jours. Il est un peu plus long que le temps mis par la Lune pour parcourir son orbite autour de la Terre, en raison du déplacement du système Terre-Lune autour du Soleil. Il existe différents moyens mnémotechniques qui permettent de savoir dans quelle phase se trouve la Lune. Ainsi, on dit dans les pays de langue latine que la Lune est une menteuse : quand elle a une forme qui se rapproche d'un "D", elle est croissante (crescere); quand sa forme se rapproche d'un "C", elle est décroissante (decrescere).

Lorsque la Lune est jeune, c'est-à-dire lorsqu'elle n'est qu'à quelques jours de la nouvelle lune, on peut voir la partie obscure de son disque, qui brille d'un faible éclat grisâtre. C'est la lumière cendrée et n'est autre chose, en fait, que la réflexion de la lumière terrestre sur la face lunaire. En effet, quand la Lune est nouvelle, la Terre est pleine pour un observateur lunaire - et la Terre est un objet très lumineux dans le ciel lunaire.

Par une coïncidence extraordinaire, la taille apparente de la Lune (vue de la Terre) est presqu'exactement identique à la taille apparente du Soleil, de sorte que les éclipses solaires totales sont possibles lorsque la Lune couvre presque totalement le Soleil. La couronne solaire devient alors visible à l'œil nu.

La Lune (et également le Soleil) semblent plus grands quand ils sont près de l'horizon. C'est un effet purement psychologique (sa plus grande distance et la réfraction atmosphérique rendent réellement l'image de la Lune légèrement plus petite 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. [1]

La formation de la Lune

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'origine de la Lune est au cœur d'un débat scientifique disputé. L'hypothèse la mieux acceptée est celle de l'impact géant : une collision entre la jeune Terre et 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. 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.

Composition

Il y a plus de 4,5 milliards d'années, la surface de la Lune était un océan de magma liquide. Les scientifiques pensent qu'un des types de roches lunaires, le norite KREEP, (KREEP pour K-potassium, Rare Earth Elements [terres rares], P-phosphore) représente le dernier reste chimique de cet océan de magma. Le norite KREEP est en effet composé d'éléments que l'on désigne par le terme "d'éléments incompatibles" : ce sont les éléments incapables de cristalliser et qui restent à la surface du magma. Pour les chercheurs, les norites KREEP sont des marqueurs commodes, utiles pour mieux connaître l'histoire de la croûte lunaire, que ce soit son activité magmatique ou ses multiples collisions avec des comètes et d'autres corps célestes. La croûte lunaire est composée d'une grande variété d'éléments : uranium, thorium, potassium, oxygène, silicium, magnésium, fer, titane, calcium, aluminium et hydrogène. Chaque élément émet dans l'espace un rayonnement qui lui est propre sous forme de rayons gamma, suite au bombardement par les rayons cosmiques. Quelques éléments sont radioactifs (uranium, thorium et potassium) et émettent leurs propres rayons gamma. Cependant, quelles que soient les origines de ces rayonnements gamma, chaque élément a un rayonnement unique, que l'on appelle une "signature spectrale unique", discernable par un spectromètre. Une carte globale décrivant l'abondance des éléments primaires sur la surface lunaire n'a encore jamais été effectuée.

Comparé à celui de la terre, la Lune a un champ magnétique très faible. Bien que l'on pense qu'une partie du magnétisme de la Lune est intrinsèque (comme pour une bande de la croûte lunaire appelé Rima Sirsalis), la collision avec d'autres corps célestes pourrait avoir donné certaines des propriétés magnétiques de la Lune. En effet, une vieille question en science planétaire est de savoir si un corps du système solaire privé d'atmosphère, tel que la Lune, peut obtenir du magnétisme suite à des impacts de comètes et d'astéroïdes. Des mesures magnétiques peuvent également fournir des informations sur la taille et la conductivité électrique du noyau lunaire, données qui aident les scientifiques à mieux comprendre les origines de la Lune. Par exemple, si le noyau contient plus d'éléments magnétiques (tels que le fer) que ce qui existe sur la Terre, l'hypothèse de l'impact perd de la crédibilité.

La croûte lunaire est recouverte d'une couche poussiéreuse appelée régolithe. La croûte et le régolithe sont inégalement répartis sur la Lune. La croûte s'étend sur une profondeur de 60 kilomètres sur la face visible, jusqu'à 100 kilomètres sur la face cachée. L'épaisseur de régolithe varie de 3 à 5 mètres dans les mers, jusqu'à 10 à 20 mètres sur les hauts plateaux. Les scientifiques pensent qu'une telle asymétrie de l'épaisseur de la croûte lunaire pourrait expliquer pourquoi le centre de masse de la Lune est excentré. De même cela pourrait expliquer les différences du terrain lunaire, comme la prédominance des roches lisses (Maria) sur la face visible.

La Lune a une atmosphère très ténue. Une des sources de cette atmosphère est le dégazage, c'est-à-dire le dégagement de gaz, par exemple le radon, en provenance des profondeurs de la Lune. Une autre source importante est le gaz amené par le vent solaire, qui est brièvement capturé par la gravité lunaire.

De l'eau sur la Lune ?

À priori, la quasi absence d'atmosphère et une température supérieure à 100°C au Soleil rend impossible la présence d'eau sur la Lune. Pourtant, les données recueillies par les sondes Clementine et Lunar Prospector montrent la présence de grandes zones riches en hydrogène, au pôles sud et nord. Or l'hydrogène est un des constituants de l'eau avec l'oxygène. À la fin de sa mission, la sonde Lunar Prospector a même été précipitée dans le fond d'un cratère censé contenir de la glace d'eau. On pensait que l'écrasement dégagerait de la vapeur d'eau, détectable par les télescopes terrestres, apportant ainsi une preuve supplémentaire de la présence d'eau sur la Lune. Mais aucune molécule d'eau n'a été détectée pendant l'impact. Cependant, la probabilité d'en voir était très faible : la sonde étant petite, l'énergie dégagée lors de l'impact n'était pas forcément suffisante pour vaporiser de l'eau.

Mais d'où pourrait venir cette eau ? L'hypothèse actuellement la plus populaire propose une origine cométaire à l'eau lunaire. Les comètes, de grosses boules de neige sale, en percutant la Lune il y a plusieurs milliards d'années, se seraient vaporisées, créant ainsi une atmosphère provisoire. La vapeur d'eau contenue dans cette atmosphère se serait condensée puis aurait givré sur le sol. La glace située au fond des cratères du pôle sud aurait pu se conserver pendant deux milliards d'années, le fond de ces cratères n'étant jamais exposé aux rayons du soleil (en raison de l'inclinaison très légère de l'axe de la Lune par rapport à l'écliptique, 1,5424°). De même au pôle nord, ou l'eau glacée serait protégée par une couche de régolithe de 40 cm d'épaisseur.

Les scientifiques estiment le volume d'eau présent sur la Lune à un milliard de mètres cubes, une quantité suffisante pour rendre son exploitation intéressante par d'éventuels explorateurs. De l'hydrogène et de l'oxygène pourraient en être extraits par des stations alimentées par panneaux solaires ou par énergie nucléaire. Cela rendrait possible une colonisation permanente de la Lune. L'oxygène est en effet indispensable pour que les colons puissent respirer, et l'hydrogène est un carburant pour les fusées. Or transporter régulièrement de l'hydrogène et de l'oxygène depuis la Terre aurait un coût prohibitif.

Influence gravitationnelle de la Lune sur la Terre

La marée

Le vent

L'activité sismique

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 jour lunaire se forme une nouvelle cloison intérieure.

Or la fréquence de ces cloisons intérieures augmente si on observe des coquilles fossiles et augmente proportionnellement à l'ancienneté de ces fossiles. On suppose donc que le jour lunaire s'est allongé au fil du temps et donc que la Lune s'est progressivement éloignée de la Terre.

Croyances et mythologies

Les variations de teintes et de luminosités à la surface de la Lune forment des motifs que les hommes ont interprétés différemment suivant leur culture et leur imaginaire : lapin, buffle, ou visage d'homme entre autres. Les astronomes antiques pensaient que les zones sombres et régulières (les plaines) étaient remplies d'eau. Ils les ont appelées Maria (terme latin signifiant mer), tandis que les hauts plateaux, de couleur claire, ont été baptisés Terrae. Ces dénominations ont encore cours aujourd'hui, même si l'on sait qu'elles ne se rattachent à aucune réalité.

La Lune est aussi une figure très présente dans de nombreuses mythologies et croyances folkloriques, et a souvent été associée à des divinités féminines. Ainsi, la déesse grecque Séléné (Luna chez les Romains) a été associée à la Lune, avant d'être supplantée par Artémis (Diane chez les Romains). En revanche, la déesse japonaise Amateratsu est associée au Soleil et son frère, Susanowo, est lui associé à la Lune. De même chez les mésopotamiens, où le dieu Nanna (ou Sin) est associé à la Lune. Cette inversion est également présente chez les norses, et c'est pourquoi Tolkien l'a reprise dans sa mythologie de la Terre du Milieu, faisant d'Isil le dieu de la Lune et d'Anar la déesse du Soleil.

Le terme lunatique est dérivé de Luna en raison de la croyance en la Lune comme cause du cycle menstruel de la femme ou de folie périodique. De même pour les légendes concernant les lycanthropes (tel le loup-garou et le tigre-garou), créatures mythiques qui tireraient leur force de la Lune et seraient capables de passer de leur forme humaine à leur forme bestiale pendant les nuits de pleine lune.

Certains auteurs ont fait remarquer que si la Lune n'avait pas constamment présenté la même face à la Terre, l'Histoire de la pensée eut été différente. En effet, la voyant tourner, il devenait évident d'y voir une sphère et non un disque. Une généralisation de cette constatation à d'autres objets célestes et en particulier à la représentation de la Terre aurait pu accélérer considérablement l'Histoire de la pensée.

Symbolique de la Lune

L'exploration lunaire

La face cachée de la Lune a été vue pour la première fois le 15 septembre 1959 lorsque la sonde automatique Luna 2, lancée par l'Union Soviétique, s'est mise en orbite autour de la Lune. Le premier alunissage humain eut lieu le 20 juillet 1969. Ce fut le point culminant de la course spatiale engagée entre les USA et l'URSS, alors en pleine guerre froide. Le premier astronaute à poser le pied sur la Lune fut Neil Armstrong, le capitaine de la mission Apollo 11. Le dernier homme à marcher sur le sol lunaire était le scientifique Harrison Schmitt, lors de la mission Apollo 17 en décembre 1972.

Image:Moon-apollo17-schmitt_boulder-thumb.jpg

L'astronaute Harrison Schmitt se tenant debout à coté du rocher Taurus-Littrow durant la troisième sortie extra-véhiculaire de la mission Apollo 17 (cliquez ici pour voir l'image en plein écran).

Lien externe



Le système solaire
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Pour une information globale, consultez l'article système solaire et la liste de ses objets, classés par taille ou par masse.