Lune

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Présentation

Lune, satellite naturel de la Terre.

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Caractéristiques physiques et orbitales

Le diamètre moyen de la Lune est d’environ 3 476 km, soit un peu plus du quart de celui de la Terre, son volume étant de l’ordre d’un cinquantième de celui de notre planète. La Lune a une masse 83 fois moins élevée que celle de la Terre. Ainsi, la densité moyenne de la Lune ne représente que les trois cinquièmes de celle de la Terre, et la force de gravitation à la surface de la Lune n’atteint qu’un sixième de celle observée sur Terre. Enfin, l’atmosphère lunaire est quasi inexistante.

La Lune tourne autour de la Terre sur une orbite elliptique, à une distance moyenne de 384 402 km et à une vitesse moyenne de 3 700 km/h. Elle parcourt cette orbite en près de 27 j 7 h 43 min (c’est la période de révolution sidérale, soit le temps mis par la Lune pour se retrouver dans une position identique par rapport aux étoiles). On appelle mois lunaire, ou lunaison, le temps que met la Lune pour se retrouver dans la même position par rapport au Soleil, c’est-à-dire dans la même phase (premier quartier, pleine Lune, etc.) : sa durée est de 29 j 12 h 44 min. C’est la période de révolution synodique. Pendant qu’elle effectue une révolution entière autour de la Terre, la Lune effectue exactement une rotation sur elle-même : sa période de révolution sidérale est rigoureusement égale à sa période de rotation sidérale, ce qui explique pourquoi la Lune présente toujours la même face à la Terre, la partie invisible de la Lune depuis notre planète ayant été baptisée « face cachée ». Même si la Lune semble brillante lorsqu’on l’observe à l’œil nu, elle ne réfléchit en réalité que 7 p. 100 de la lumière qu’elle reçoit (albédo égal à 0,07). Cette faible réflexivité est comparable à celle de la poussière de charbon.

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La Lune vue de la Terre

D’un point de vue strictement géométrique, un observateur terrestre ne peut voir à un instant donné que la moitié de la surface totale de la Lune. Et, puisqu’elle présente apparemment toujours le même hémisphère, il ne serait donc théoriquement possible d’observer que 50 p. 100 de sa surface. Cependant, 9 p. 100 supplémentaires sont visibles au cours d’une lunaison : en raison d’un phénomène appelé libration, la Lune donne l’impression d’effectuer de légers balancements, tant en longitude (le centre de la Lune semblant se déplacer tantôt vers l’est, tantôt vers l’ouest) qu’en latitude (ce qui permet de voir, à quelque deux semaines d’intervalle, les régions polaires). Ces effets s’expliquent respectivement par les variations de vitesse de la Lune sur son orbite elliptique (elle est d’autant plus élevée que la Lune est proche de la Terre) et par l’inclinaison de la Lune sur son orbite.

Au fur et à mesure qu’elle tourne autour de la Terre, la Lune passe successivement par des états appelés phases lunaires. Une moitié de la Lune est toujours exposée au Soleil, exactement comme une moitié de la Terre est dans la lumière du jour pendant que l’autre moitié est dans l’obscurité de la nuit. Les phases lunaires font référence à l’aspect de la Lune vue depuis notre planète. Au moment de la nouvelle Lune, notre satellite naturel présente à la Terre sa face obscure ; une semaine après, environ, la Lune atteint son premier quartier : elle ressemble alors à un demi-cercle lumineux ; puis, une semaine après, c’est la pleine Lune, où la totalité de sa face éclairée est visible ; le cycle se poursuit ensuite avec le dernier quartier, la Lune apparaissant de nouveau comme un demi-cercle, symétrique de celui observé au moment du premier quartier. Ce cycle s’achève avec la phase de nouvelle Lune, et ainsi de suite à chaque lunaison. On parle de croissance pour décrire le passage de la nouvelle Lune à la pleine Lune, et de déclin dans le sens contraire. Notons qu’au moment de la pleine Lune, la Terre est plus proche du Soleil que la Lune ; à l’inverse, la Terre est plus éloignée du Soleil que la Lune au moment de la nouvelle Lune. Aucune atmosphère ne venant absorber le rayonnement solaire, les températures à la surface lunaire atteignent des valeurs extrêmes : elles passent d’un maximum de + 127 °C (Soleil au zénith) à un minimum de - 173 °C (nuit lunaire) au cours d’une même lunaison.

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Surface lunaire

Autrefois, ceux qui observaient la Lune croyaient que les zones obscures visibles à sa surface étaient des océans, ce qui a donné naissance au terme latin mare (« mer »), encore en usage aujourd’hui. Quant aux régions éclairées, on pensait qu’il s’agissait des continents. L’observation moderne puis les missions d’exploration de la Lune ont permis de recueillir des informations plus détaillées et plus spécifiques. Depuis le xvii^e siècle, les télescopes ont fourni une mine de renseignements sur la Lune ; beaucoup plus tard, les engins qui se sont posés sur le sol lunaire ont grandement enrichi ces connaissances.

La surface de la Lune est couverte de cratères (on dit aussi des cirques), de chaînes de montagnes aux sommets arrondis, de « mers » lunaires (les mare, qui ne sont en fait que de vastes plaines), de failles et de crevasses (appelées également rainures). Le plus gros cratère, dénommé Bailly, a un diamètre extérieur de 303 km ; il est profond de 3 960 m. La mare Imbrium (mer des Pluies) est la plus vaste : elle s’étend sur environ 1 200 km. Les plus hauts sommets, situés dans les monts de Leibniz, près du pôle Sud lunaire, atteignent des altitudes de 8 200 m, comparables sur Terre à celles de l’Himalaya. De petits cratères de diamètre inférieur ou égal à 1 km ont aussi été observés au télescope. L’origine des cratères lunaires a fait l’objet de longs débats. Les astronomes pensent désormais que presque tous les cratères ont été formés par des impacts explosifs, soit de météorites circulant dans l’espace à grande vitesse, soit de petits astéroïdes : ces impacts se seraient essentiellement produits au début de l’existence de la Lune, lorsque le Système solaire contenait encore de nombreux fragments de ce type. Cependant, certains cratères et certains dômes présentent des caractéristiques qui attestent indiscutablement de leur origine volcanique.