La Lune
Publié le 27/10/2018
Extrait du document
Lune est le seul satellite naturel de la Terre. De par sa taille apparente identique à celle du Soleil, et son éclat, la Lune est un astre majeur depuis des millénaires, au même titre que le Soleil auquel elle « s'oppose » : le Soleil resplendissant est symbole du jour, de chaleur et de sécheresse ; la Lune est reine de la nuit, du froid, de la rosée du matin. Elle est aussi symbole de la vie : la Lune naît croît, décroît et finalement disparaît dans un cycle (révolution synodique) qui dure un peu plus de 29 jours. À ce titre, elle est un repère temporel efficace et le cycle des lunaisons fut utilisé dès l'Antiquité pour repérer le temps. Cependant l'établissement d'un calendrier à partir de la Lune ne va pas sans poser de difficultés : une année tropique (temps qui sépare deux solstices d'été consécutifs et qui détermine le retour des saisons) ne contient pas un nombre entier de lunaisons. Ainsi, un calendrier lunaire de 12 lunaisons, accumulerait un retard de 12 jours par an, ce qui rend indispensable d’intercaler de temps à autre une année de 13 mois selon un cycle assez complexe afin de synchroniser le calendrier solaire et le calendrier lunaire. Cette synchronisation est nécessaire en particulier pour l’agriculture afin de repérer les saisons et définir ainsi avec précision la période des semis.
MOUVEMENTS DE LA LUNE
La Lune tourne autour de la Terre en 27 jours 7 heures 43 minutes et 11,5 secondes, sur une orbite elliptique inclinée de 5°9' sur l'édiptique. Cependant le mouvement de la Lune n’est pas régulier à cause des perturbations gravitationnelles induites par le Soleil, par la Terre et même par les autres planètes. Ces paramètres sont donc fluctuants et il ne s'agit là que de moyennes.
Du fait du mouvement de la Terre autour du Soleil, deux pleines lunes consécutives sont séparées de 29 jours 12 heures et 44 minutes (durée appelée période synodique). La Lune présente toujours la même face à la Terre car sa période de rotation est égale à sa période de révolution autour de la Terre.
Ce synchronisme est dû à la forme de la Lune qui est légèrement allongée comme un ballon de rugby. Le système n'est alors stable que lorsque le grand axe de la Lune pointe vers la Terre. Cependant, comme l'orbite est elliptique, la révolution de la Lune autour de la Terre ne se fait pas à vitesse uniforme, contrairement à sa rotation propre. Ainsi, la Lune semble balancer sur son axe et offre ainsi à voir aux terriens prés de 59 % de sa surface : ce mouvement est appelée libration.
LES EFFETS DE MAREES
La Terre attire la Lune et vice-versa. La force de gravitation est proportionnelle à l'inverse du carré de la distance, ce qui signifie que la force entre deux objets est d'autant plus forte qu'ils sont proches l'un de l'autre. Ainsi, le coté de la Terre qui est face à la Lune est donc plus fortement attiré que le centre de la Terre et encore plus que le coté opposé.
La Terre se déforme donc, elle s'allonge en un ovale dont le grand axe pointe vers la Lune.
Bien que la Terre soit solide, elle se déforme bel et bien : le sol se soulève d'environ 40 cm à Paris, deux fois par jour lorsque la Lune est au plus haut dans le ciel et au plus bas sous l'horizon! Cependant, l'effet est encore plus saisissant pour les océans. Il se forme un bourrelet océanique qui suit le mouvement de la Lune.
Ainsi, environ deux fois par jour, les océans fluent et refluent au rythme des passages de la Lune dans le ciel. En fait ce mécanisme n’est pas si simple : il faut prendre en compte la forme des côtes et des fonds océaniques : ainsi il n'existe pratiquement pas de marées dans
«
observant des éclipses de Soleil annulaire!
FORMATION DE LA LUNE
La Lune a le même âge que la Terre , soit 4,6 milliards d'années .
C'est aussi un satellite anormaleme nt gros puisqu'il n 'est que 81 fois moins massif que la Terre .
Parmi tous les satellites du système solaire , seul Charon , le satellite de Pluton partage cette caractéristique .
À ce propos , les planétologues préfèrent plutôt parler de « planète double » en évoquant les systèmes Terre -lune et Pluton-Charon.
La formation de ce système atypique serait peu commune.
la théorie la plus récente et la plus communément admise fait état de la collision tangentielle entre la proto-Terre et un planétésimal de la taille de Mars environ .
le choc fut titanesque.
la proto-Terre était déjà fortement différenciée, c'est-à-dire qu'elle possédait déjà un noyau méta llique et un manteau rocheux .
la collision aurait éjecté une importante quantité de matériaux issus du manteau de la proto-Terre .
la lune serait donc formée de matériaux provenant des manteaux de la proto-Terre et de l'impacteur .
Ceci explique la grande similitude entre la composition de la surface lunaire et le manteau terrestre .
la différence notable est que les roches /un11i rts
sont pauvres en matériaux volatils : l'impact a dégagé tellement de chaleur que ces éléments se sont volatilisés.
les simulations numériques montrent aussi que le noyau de l'impacteur est retombé sur Terre .
le matéria u issu des manteau x des deux corps , en orbite autour de la proto-Terre aurait formé la lune en quelques années seulement !
STABILISATION DE L'AXE DE ROTATION DE LA TERRE
À la fin des années 1980 , Jacques laskar a souligné le rôle primordial de la lune dans la stabilité de l'axe de rotation de la Terre .
Alors qu'il travaillait sur la dynamique des planètes dans le système solaire , il a découvert que le système solaire était un système chaotique.
En particulier, il s'est aperçu que les obliquités des planètes subissaient de très fortes variations dans des laps de temps courts, géologiquement parlant.
Comme l'obliquité des planètes est responsable du cycle des saisons , ces variations entraînent d'importantes modifications du climat.
Imaginez que l'axe de rotation de la Terre soit dans le plan de son orbite : les pôles verraient tous les 6 mois le Soleil au zénith avant de le voir disparaître pour 6 mois ! le climat serait extrêmement différent de celui que nous connaissons aujourd'hui.
De plus , un axe instable sur une échelle de la centa ine de millions d'années signifie
que le climat serait tout aussi instable .
Difficile dans ces conditions d 'imaginer que la vie puisse se développer au niveau de complexité que nous lui connaissons actuellement.
En agissant sur le bourrelet équatorial de la Terre comme une corde de rappel , la Lune stabilise son axe de rotation.
Cet axe forme un angle de 23"26 ' avec la normale au plan de l'écliptique .
Cependant la direction vers laquelle pointe cet axe n'est pas constante : la lune, le Soleil et dans une moindre mesure les planètes du système solaire , interagissent aussi avec le bourrelet équatorial de la Terre et font balancer son axe de rotation.
Les astronomes distinguent un terme de période longue dit séculaire appelée précession : les pôles célestes (qui ne sont que l'intersection entre la voûte céleste et l'axe de rotation terrestre) décrivent une ellipse en 26 000 ans.
Ainsi le pôle nord céleste est actuellement proche de l'étoile a Ursae Minoris appelée pour l 'occasion Étoile Polaire.
Mais dans 13 000 ans, le pôle nord sera proche de Vega dans la constellation de la lyre.
la nutation est un balancement qui s 'ajoute à la précession .
le terme principal est responsable de l'oscillation de 17,2" de l'obliquité de la Terre sur une période de 18,6 années .
Ce terme est dO à la Lune .
SURFACE ET GÉOLOGIE
D e la Terre, la surface de la Lune n'est pas d'une teinte blafarde uniforme.
Des taches peuvent faire penser à un visage humain et beaucoup de comptines et légendes s'en sont inspirées .
Les atlas de la Lune montrent que les zones sombres sont appelées mers .
Cette dénomination provient du temps où les astronomes pensaient que la lune était effectivement recouverte d 'océans.
les parties claires étaient alors des continents .
À cette époque et jusqu 'au X IX' siècle encore on d isait la lune habitée par des êtres étranges et frêles appelés les Sélénites .
Malheureusement , la lune est dépourvue d'atmosphère et l'eau liquide ne peut donc subsister à sa surface : la vie n'y est pas possible .
les lunettes astronomiques et télescopes ont montré la p n stnct dt nombrtux ullftrts à la surface de la
lune .
Par analogie encore avec ce qui est connu sur Terre , les astronomes pensaient tout d'abord à des volcans.
Mais ils étaient trop nombreux et l'origine météorique a fini par s 'imposer pour tous dans les années soixante , avec les vols automatisés et habités vers la lune.
Sur Terre la tectonique des plaques et l'érosion dues au vent e t à l'eau ont effacé les traces des impacts météoriques .
De même , les vestiges de la formation de la Terre ont disparus .
Inerte géologiquement contrairement à la
Terre, la lune a gardé les traces de son origine .
l'exploration de la lune et notamment les 382 kg d'échantillons rapportés fHI' lts tlstrontlutts d ts missions AfHIIIO ont ainsi permis de
mettre au jour l'histo ire des premiers milliards d'années , non seulement de la Lune, mais aussi du système solaire.
En datant les différentes roches rapportées , les planétologues se sont aperçu que plus les terrains contenaient de cratères , plus ils étaient vieux .
les astronomes en ont dédui t que la Lune, et par extrapolation toutes les planètes du système solaire ont subit un intense bombardement météorique au début de leur histoire jusqu'à environ 3,9 milliards d'années d 'aujourd'hui.
Ensuite le taux de chute de météorites a régulièrement diminué .
Ce résultat a permis aux planétologues de mettre au point une méthode de datation fiable sans avoir recours au retour d'échantillons .
En comptant le nombre de cratères sur une surface planétaire , ils peuvent ainsi en déduire son âge.
Sur la lune /rs mers sont des terrains jeunes car ils ne contiennent que peu de cratères .
Ce sont de vastes
----- • étendues de basalte qui ont recouvert de vastes bassins d'impact créés bien plus tôt.
Les chutes de météorites continues depuis des milliards d'années ont rédu it la surface en une poudre fine appelée regolith .
la lune n'a aucune atmosphère et donc m ême les plus petites particules viennent frapper la surface à des vitesses d'au moins 20 kmjs qui labourent le sol.
la hauteur de regolith atteint 2 rn sur les mers, mais les planétologues pensent que la hauteur peut atteindre 20 rn sur les plus vieux plateaux .
Ce regolith est intéressant à double titre : il contient des roches provenant du sous-sol excavées par les plus gros impacts et surtout, il piège le vent solaire.
Sans atmosphère ni champ magnétique, ce flux de particules chargées venant du Soleil frappe la surface de la Lune à près de 500 km/s.
Les particules restent piégées dans les minéraux du regolith qui contiennent alors toute l'histoire de l'activité solaire : une vraie mine pour les astronomes et astrophysiciens !
L'EXPLORATION FUTURE DE LA LUNE
la lune reste un objet de fantasmes pour les passionnés d'exploration spatiale .
Elle reste le seul astre, mis à part la Terre évidemment , à avoir reçu la visite d'êtres humains .
Pendant un temps les astronomes ont pensé y
Mécanisme de formation de la Lune
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