Par Denis Bergeron
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La LUNE constitue notre seul satellite naturel contrairement aux autres planètes qui eux en comptent plusieurs à l'exception de Mercure et Vénus qui n'en possèdent aucun. Mars en possède deux alors que Jupiter et Saturne en possèdent plus d'une vingtaine. Le diamètre de la lune est de 3 476km soit environ le tiers du diamètre de notre Terre. Sa distance moyenne est d'environ 384 400km de notre Terre. La lune tourne autour de la Terre en 27.321 jours (rotation sidérale) sur une orbite quasi circulaire (excentricité 0.055) inclinée de 6.68° par rapport au plan de l'orbite terrestre (écliptique). Par contre, l'orbite terrestre est incliné d'un angle de 23.5° par rapport au plan de l'équateur terrestre tandis que le plan de l'orbite lunaire est incliné d'un angle de 18.3°. Lors du parcours de la lune sur son orbite, la distance de la Terre-lune varie constamment. Lorsque la lune est au plus loin sur son orbite appelé "apogée", son diamètre apparent diminue. A l'inverse, lorsque celle-ci est au plus près de la Terre (périgée), son diamètre apparent est au maximum. A cause de sa proximité, la lune exerce une force d'attraction qui déplace le centre de gravité de la Terre créant ainsi le phénomène des marées sur les océans terrestres. La magnitude de la lune est de -12.7 et son diamètre apparent dans le ciel est en moyenne d'environ 30' d'arc. Sa masse ne vaut que 0.0123 celle de la Terre et son poid à sa surface n'est que de 0.166. Ainsi, un objet pesant 100kg sur la Terre ne pèserait que 16.6 kg sur la lune. C'est la raison que l'on voyait les astronautes sursauter sur de grandes distances lorsqu'ils marchaient sur la lune.
L'observation de lune est très intéressante et captivante car elle peut s'effectuer partout sur la Terre et ne nécessite pas l'utilisation d'instruments dispendieux et sophistiqués. On peut y observer ses cratères, ses montagnes, ses failles, ses mers, etc même avec un petit télescope. On peut aussi observer son mouvement dans le ciel, ses phases, les éclipses et certaines occultations. On peut aussi facilement faire ses premières armes en astrophotographie, vidéo, CCD, etc. Pour observer la lune, il est recommandé d'utiliser un bon atlas lunaire ou un bon logiciel de cartographie lunaire.
La lune présente toujours la même face à la Terre. A cause de l'angle légèrement incliné de l'orbite lunaire, on peut observer environ 59% de la surface. Si on observe régulièrement la lune près des pôles et du limbe, on peut noter que l'on observe parfois plus de surface par rapport à d'autres moments. Ce phénomène appelé "libration lunaire" produit une espèce de balancement de la lune qui nous permet de percevoir par moment certains détails sur le limbe lunaire comme des cratères qui demeurent invisibles à d'autres moments. L'angle de libration varie de 0° à 7° dépendant de la position de la lune sur son orbite par rapport à la position de l'observateur sur la Terre.
Tout comme la Terre, la lune est divisée en méridiens de longitude et en parallèles de latitude. Le point de référence 0° de longitude et de latitude se situe exactement au centre de la lune à l'équateur lunaire pour un angle de libration de 0°. Les longitudes vont de 0° à 90° vers l'ouest et de 0° à 270° vers l'est. Les latitudes vont de 0° à 90° vers le pôle nord lunaire ou de 0° à 90° vers le pôle sud lunaire. Pour les occultations (étoiles ou planètes passant derrière la lune ou frôlant le limbe lunaire), on a gradué la circonférence du limbe lunaire de 0° à 360° à partir du pôle nord lunaire en passant par l'ouest, sud et l'est soit dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. On appelle cette graduation "angle de position". Ainsi, le pôle nord céleste est situé à l'angle de position 0° ou 360°, l'ouest est à 90°, le pôle sud lunaire est à 180° et l'est est situé à 270°.
CARTE LUNAIRE PRECISE (628K)
Dépendant de sa position sur son orbite par rapport à la Terre et le Soleil, la lune présente des phases comme Mercure et Vénus. Pour bien comprendre le mécanisme des phases lunaires, imaginez le Soleil qui se couche à tous les soirs à l'horizon ouest à la même heure. Comme nous vivons sur la Terre, imaginez une ligne Terre-Soleil, la lune décrivant une orbite autour de la Terre. Ainsi, lorsque la lune se situe entre la Terre et le Soleil, nous ne la voyons pas puisque celle-ci est éclairé de l'autre côté soit le côté faisant face vers le Soleil, c'est donc la nouvelle lune. L'angle de position de la lune par rapport à la ligne Terre-Soleil est de 0°. Au fur et à mesure que les jours avancent, on notera une augmentation des phases. Au voisinage de la nouvelle lune, on peut apercevoir la lumière cendrée qui illumine légèrement la partie sombre de la lune. Il s'agit en réalité de la réflexion de la Terre sur la lune. Si nous étions situé sur la lune, nous verrions une pleine Terre lors de la nouvelle lune. Lorsque la lune se déplace à 90° vers l'est sur son orbite par rapport à la ligne Terre-Soleil, nous assistons au premier quartier. La lune forme un "D" dans le ciel. Lorsque la lune est située complètement de l'autre côté de la Terre donc à 180°, nous voyons la pleine lune. A ce moment, la lune se lève au même moment que le Soleil se couche, la Terre étant entre la lune et le Soleil (opposition). Finalement, lorsque la lune se retrouve à 270° d'angle de position, nous assistons au dernier quartier. La lune forme un "C" dans le ciel. Le cycle des phases lunaires dure environ 29 jours 12h. On appelle ce cycle "révolution synodique".
A cause de l'inclinaison de l'orbite lunaire d'environ 6° par rapport au plan de l'orbite terrestre (écliptique), nous n'avons pas droit à une éclipse de Soleil à chaques nouvelles lunes ni à des éclipses de lune lors des pleines lunes. On appelle ligne des noeuds, la lignes reliant le point d'intersection de l'orbite lunaire et terrestre et cette ligne se déplace constamment. Lorsque la ligne des noeuds coincide avec une nouvelle lune ou une pleine lune, nous aurons une éclipse. Une éclipse de Soleil se produit lorsque la lune se situe sur un des noeud et lors de la nouvelle lune. Une éclipse de Soleil est visible à un endroit bien précis sur la Terre. Une éclipse de lune se produit lorsque la lune sera sur un des noeuds et qu'elle sera pleine. Elle entrera ainsi dans l'ombre de la Terre car la Terre se trouve entre le Soleil et la lune. L'éclipse de lune sera totale pour tous ceux qui peuvent voir la lune au dessus de leur horizon au moment où elle passera dans l'ombre de la Terre. La couleur rouge ou orange que l'on observe est due à la dispersion de la lumière solaire dans les couches de l'atmosphère terrestre qui disperse la lumière vers le rouge comme un prisme.
La ligne séparant la partie sombre et claire au cours des phases lunaires s'appelle "terminateur". Le terminateur lunaire correspond au lever du Soleil au-dessus de l'horizon lunaire lorsque la lune est en phase montante soit de la nouvelle lune vers la pleine lune et à l'inverse, elle correspond au coucher du Soleil à l'horizon lunaire lorsque la lune est en phase descendante soit de la pleine lune vers la nouvelle lune. Le meilleur moment pour observer les détails des caractéristiques lunaires comme les rainures, cratères, montagnes, pitons, etc est au voisinage du terminateur. L'éclairage rasant du Soleil crée beaucoup de contraste sur les caractéristiques lunaires.
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Dans les éphémérides lunaires ou avec certains bons logiciels, on obtiens habituellement la longitude sélénographique du terminateur à une date et heure donnée ainsi que l'angle de libration. Ces informations sont très utiles pour les observateurs de la lune. Il est toujours intéressant d'essayer de comprendre et d'en apprendre plus sur les objets que l'on observe. Par exemple, les mers que l'on observe comme la mer des pluies, mer de la sérénité, etc sont de vastes plaines produites probablement par des coulées de lave. Elles sont faciles à repérer et sont mêmes visibles à l'oeil nu. Ce sont les zones sombres étendues dont le nom latin est "MARE". Les mers sont parsemées de petits cratères et bordées de montagnes. On a gardé certains termes terrestres comme océans (oceanus), lacs (lacus), baies (sinus) et marais (palus). Les chaines de montagnes (Appenins, Alpes, Haemus, etc), certains pics isolés qui se détachent fortement du sol sont très intéressants à observer. Près du terminateur, on peut apercevoir la forme des montagnes et du rebord des cratères. Les failles comme le "mur droit" sont aussi des caractéristiques intéressants à observer. Les cratères sont très spectaculaires et certains présentent des diamètres très grand (240km). Il y a des cratères d'origine volcanique et d'autres d'origine météorique. Les cratères de forme circulaires sont appelés "cirques". Les dômes sont plus difficiles à observer car il s'agit d'élévation de terrain sur une plaine. Il faut les observer près du terminateur. Les rainures ou crevasses ressemblent à des lits de rivières sinueux que l'on retrouvent dans les mers. Certains cratères présentent de longs rayons comme le cratère Tycho. On distingue ces rayons beaucoup plus facilement lors des pleines lune. Ces rayons proviennent de la matière éjectée suite à un impact d'un météore.
Si vous observez la lune à faible grossissement, il est conseillé d'utiliser un filtre neutre qui atténuera la luminosité. On observera les détails lunaires de préférence sous fort grossissement s'il n'y a pas trop de turbulence atmosphérique.
L'animation suivante prise par Antonio Cidadao au Portugal montre très bien les effets des phases lunaires, les librations et la variation de la distance de la lune à la Terre au cours d'une lunaison.
Pour ceux qui sont intéressés à l'observation de la lune et de ses caractéristiques, je vous recommande un petit logiciel gratuit que vous pouvez télécharger à l'adresse suivante:
