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La Lune, fille de Gaïa

 

 

Les visages de la fille de Gaïa (I)

Notre plus proche voisine dans l'espace a longtemps été un objet de mystère et en même temps d'émerveillement. Sa clarté opalescente a auréolé les couples d'amoureux épris de romantisme; pour les astronomes amateurs son curieux visage attirait l'attention et l'évolution des phases lunaires leur permet encore aujourd'hui de se familiariser avec les techniques d'observation; pour les hommes de science sa présence, son origine, ses phases répétées et son aspect les intriguaient.

A l'époque d'Aristote, vers 350 avant notre ère, les philosophes se demandaient déjà ce que représentaient les taches sombres qu'ils observaient sur la Lune. En effet, dans le cadre de la perfection du monde supralunaire, elles posaient problème et semblaient indiquer que la Lune avait été en quelque sorte "contaminée par le royaume de la corruption", la Terre.

Un peu plus de quatre cents ans plus tard, l'écrivain grec Plutarque exprima un avis différent dans son livre "De la face qui apparaît du disque de la Lune". Il pensait que la Lune présentait des dépressions profondes que ne pouvait atteindre la lumière du Soleil et que les taches n'étaient rien d'autre que les ombres des rivières ou de profondes gorges. Il soutint également l'hypothèse que la Lune était habitée. Son idée sera critiquée par l'écrivain Lucien qui écrivit vers l'an 150 une satire dans laquelle il imagina un voyage vers la Lune, qui était habitée tout comme l'était le Soleil et Vénus.

Mais pour sauvegarder la théorie du ciel des Anciens grecs, les philosophes pensaient plutôt que la Lune était une sphère parfaite et inaltérable. Ils imaginaient que la Lune était soit une étendue d'eau ou un miroir parfait qui réfléchissait le paysage terrestre. Mais cette explication était insuffisante car à mesure que la Lune se déplaçait devant la Terre le visage de la Lune, lui, restait inchangé.

On imaginait alors que les taches devaient être des vapeurs situées quelque part entre la Terre et le Soleil. Ces taches étaient véhiculées par la lumière du Soleil jusqu'à la Terre.

Mais une autre explication fut finalement imaginée pour "sauver les phénomènes" : la Lune présentait des variations de densité qui lui donnaient cet aspect irrégulier mais permanent. De cette manière le monde de la Lune restait parfait et la théorie du ciel était préservée.

Finalement ce sont les astronomes arabes puis européens qui ont essayé de donner un sens aux taches d'Aristote.

Mais lorsque Kepler puis Galilée inventèrent la lunette astronomique, les astronomes se rendirent vite compte que toutes leurs théories étaient farfelues. La surface de la Lune était altérable comme la Terre, visiblement couverte de cratères et de montagnes. C'est leurs découvertes ainsi que celles de leurs émules que nous allons à présent décrire.

Mais avant tout, rappelons les vérités cachées sous certaines expressions concernant la Lune afin de taire certaines rumeurs.

A voir : Rotating Moon from LRO

Cartographie de la Lune par LRO (Lunaserv) - Moon Trek

A télécharger : Atlas Virtuel de la Lune

A gauche, une image composite en très haute résolution (24000 x 24000 pixels, réduite ici à 1400x1400 pixels) prise par la sonde spatiale Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO). Cette image résulte du compositage de 1300 photographies en N/B prises sur une période de deux semaines mi-décembre 2009. La résolution de l'original atteint 0.5 m par pixel, suffisante pour détecter les traces au sol laissées par les cosmonautes. Voici la version annotée. Document NASA/GSFC/U.Az. A droite, la fameuse carte de la Lune éditée par le National Geographic et proposée dans son magazine en Février 1969. Elle est également disponible via le National Geographic Store en version papier ou plastifiée.

Rumeurs et traditions

On dit beaucoup de choses à propos de la Lune, et notamment de son soi-disant effet sur notre humeur, sur les plantes ou les dates de naissance. On y reviendra lorsque nous discuterons de l'astrologie. Rappelons seulement deux qualificatifs qui la concernent et qui font aujourd'hui partie de la tradition mais dont l'interprétation laisse parfois à désirer.

La "Lune des Moissons"

Au cours d'une année, la pleine Lune se lève d'un mois à l'autre avec un retard qui varie entre 70 minutes en janvier et seulement 30 minutes en septembre. Selon la tradition, ce minimum annuel correspondant à la pleine Lune la plus proche de l'équinoxe d'automne (qui tombe entre le 20 et le 24 septembre selon les années), c'est-à-dire l'instant où la longitude apparente du Soleil est égale à 180°, est appelée la "Lune des Moissons". Elle se situe toujours entre le 10 et le 25 septembre.

La "Lune des Moissons" photographiée le 17 septembre 2005 à Georgian Bay (USA). Document Steve Irvine.

En cette période automnale où les jours raccourcissent à vue d'oeil, avec une magnitude apparente de -12.7, la pleine Lune est tellement brillante qu'elle porte de l'ombre, la "Lune des Moissons" permettant aux fermiers de continuer à travailler jusque tard dans la nuit pour récolter leurs dernières moissons avant de se résoudre à utiliser l'éclairage artificiel.

Il est certain qu'à l'ère de la "fée électrique", les fermiers n'y font plus attention et voient cette dénomination plus comme une figure poétique qu'un rappel utilitaire. 

En pratique, ainsi que le montre bien l'image présentée à gauche, comme toutes les pleines Lune, la "Lune des Moissons" peut prendre une teinte jaune voire rougeâtre lorsque l'astre est très bas sur l'horizon, et cela n'a bien sûr aucune relation avec une éventuelle éclipse lunaire, mais le simple effet de la réfraction atmosphérique (comme dans le cas du Soleil).

Notons enfin que la Lune se lève en moyenne 50 minutes plus tard chaque soir (le retard peut atteindre 70 minutes en hiver), donnant l'impression de reculer progressivement dans le ciel alors que durant quelques jours autour de la "Lune des Moissons", elle se lève seulement 30 minutes plus tard que la veille.

La "Lune Rousse"

Selon la tradition, la "Lune Rousse" correspond à la phase lunaire qui suit la fête de Pâques (qui tombe le premier dimanche qui suit la première pleine Lune de Printemps et dont la date est variable), une période où, lors de nuits sans nuages, on observe un risque de gelée qui fait roussir les boutures et les jeunes pousses des plantes. En Europe occidentale (France-Angleterre), cette période se manifeste en avril, la "Lune Rousse" étant "rose" pour les Britanniques (Pink Moon) !

En réalité, il est évident que la Lune n'a rien à voir avec ce phénomène mais vu qu'elle est visible par ciel clair, la rumeur l'a tenue pour responsable des gelées. En fait, il suffit d'observer la Lune sous des latitudes plus chaudes pour se rendre compte qu'en avril, la Lune ne provoque pas de gelée...

A ne pas confondre avec la même expression parfois utilisée pour qualifier la couleur d'une éclipse lunaire.

La "Lune bleue"

L'année civile comprend habituellement 12 lunaisons ou pleine Lune. Mais le cycle lunaire étant un plus court que le cycle mensuel du calendrier civil, il arrive que la pleine Lune soit visible un 13e mois lunaire au cours de l'année civile.

Chaque saison comprend 3 mois et généralement 3 pleine Lune. Quand on observe une 4e pleine Lune, la troisième est appelée la "Lune bleue". La dernière s'est manifestée le 21 août 2013. Ce type de phénomène se produit au moins une fois tous les deux ou trois ans.

Photo couleurs de la pleine Lune à comparer avec la mosaïque réalisée par la sonde LRO.

Certains considèrent que la 2e pleine Lune d'un mois est également appelée "Lune bleue". En fait, il s'agit d'une erreur publiée dans l'édition de Mars 1946 de la revue "Sky & Telescope" qui a été reprise et reprise...

De la même manière, le mois de février comptant 28 ou 29 jours et l'intervalle entre deux lunaisons étant d'environ 29.53 jours (mois synodique), il arrive qu'il n'y ait pas de pleine Lune en février (c'est le seul mois civil où cela peut se produire). A cette occasion on parle de '"Lune noire".

Quand cela se produit, on observe 2 pleine Lune le mois suivant. Un tel phénomène s'est produit en juillet 2015 et se reproduira en janvier et mars 2018.

Il y a également une raison chrétienne derrière cette définition. Dans le calcul ecclésiastique des fêtes du Carême et de Pâques, il a été convenu que le calendrier des fêtes s'alignerait sur des manifestations célestes, en l'occurrence sur les pleines Lune du Carême et de Pâques, si bien que le calendrier a baptisé la troisième pleine Lune de la saison, la "Lune bleue".

La couleur bleue suggère que ce phénomène est rare. Elle se manifeste lorsque de la poussière ou des particules de fumée d'une dimension particulière sont en suspension dans l'air. La Lune prend alors une couleur bleue en raison de la diffusion de la lumière bleue.

La Lune de miel

A titre anecdotique, la "Lune de miel" qui fait en principe référence à la nuit qui suit le mariage chrétien, remonte à une coutume qui serait apparue à Babylone, il y a environ 4000 ans. En effet, pendant le mois qui suivait un mariage, le père de la mariée devait offrir à son beau-fils autant de "mead", une boisson à base de miel, qu'il pouvait.

Le calendrier civil étant basé sur les cycles lunaires, cette période était appelée le "mois du miel" puis la "Lune de Miel".

Les Gaulois ont ensuite repris cette coutume avec l'hydromel importé par les Grecs puis les Romains et nous l'ont transmise.

Venons-en à présent à l'étude proprement dite de la Lune.

Les cratères et les montagnes de la Lune

Tout un chacun devrait avoir l’occasion, ne fut-ce qu’une fois dans sa vie, d’observer la Lune dans une lunette ou un télescope. Le spectacle est fascinant ! La première impression que l'on ressent est de l'étonnement devant la netteté et le fait d'observer avec autant de détails les reliefs de la Lune. 

Quand vous l'observez au télescope, lorsque la turbulence terrestre se calme, à fort grossissement vous avez même l'impression de survoler la Lune. La raison est simple. La Lune n'est pas très éloignée de la Terre, sans atmosphère ni érosion, l'éclat du Soleil coupe son relief au couteau rendant l'image très contrastée, même éblouissante. C'est près du terminateur qui délimite la partie éclairée de celle plongée dans l'obscurité que les reliefs sont les plus apparents. Ne manquez pas cette opportunité. Il y a certainement un observatoire public ou un amateur passionné près de chez vous.

A voir :  Les phases de la Lune (photo du jour et vidéo à télécharger), NASA

Phase actuelle de la Lune, USNO

Un visage aux multiples facettes

A gauche et à droite, deux photographies de la Lune réalisées par Craig Zerbe avec un télescope Celestron C11 de 279 mm f/10. Voici deux autres images HD (compositage de 19 et 17 images) du premier quartier et du dernier quartier de Lune prises avec un SCT de 250 mm en proche infrarouge (742 nm).  Cliquer ici pour lancer une animation de la lunaison (GIF de 435 KB) préparée par António Cidadão. Au centre, une photo prise à 643 nm (rouge) par la sonde spatiale LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) de la NASA en orbite autour de la Lune depuis 2009 à seulement 50 km d'altitude. Document LRO/NASA/U.Az.

Observée à l'oculaire d'un télescope, la surface lunaire surprend par sa clarté et son contraste. D'une magnitude de -12.7 (albédo géométrique visuel de 0.12) à la pleine Lune, son observation dans de bonnes conditions nécessite l'usage d'un filtre gris ou polarisant.

L'observation de la Lune ne requiert pas d'instruments très sophistiqués. Un petit instrument amateur révèle déjà un paysage extraordinaire, mais un paysage gris et désertique qui n'a rien de commun avec nos reliefs terrestres ou si peu.

La surface de la Lune est en effet criblée de cratères, fissurée, érodée, parsemée de montagnes, de bassins et montre des traces de coulées volcaniques et d'éjectas. Mais la netteté des images et la disparition soudaine des étoiles derrière son limbe montrent clairement que la Lune n'a pas d'atmosphère, en tous cas rien de comparable avec la nôtre ou celle de Mars. Ses chaînes de montagnes ne ressemblent pas à notre Himalaya ou à la Cordillère des Andes. Ses pseudos mers sont solides et composées de basalte. Tous ces reliefs sont recouverts de poussière et de débris (régolite) qui s'accumule à raison d'environ 1 mm tous les 1000 ans.

A voir : La surface lunaire - Film 2 - Film 3 - Film 4

La face cachée de la Lune vue par LRO, NASA

Kaguya révèle le cratère lunaire Tycho en 3D (2009, sur le blog)

Paysage lunaire en 3D (mission Selene de Kaguya) (2008, sur le blog)

Photographies amateurs : la région de Clavius

Clavius est connu de tous les amateurs; c'est un merveilleux cratère de 225 km de diamètre, profond de 4900 m et âgé d'environ deux milliards d'années qui domine la région sud de la Lune. Ces deux photographies ont été prises par Thierry Legault avec un télescope Schmidt-Cassegrain Celestron C14 EdgeHD de 350 mm de diamètre, respectivement le 24 août (gauche) et le 26 août 2016. Ces images donnent une assez bonne idée de l'aspect de Clavius et de la région de Blancanus, Klaproth et Casatus tel qu'on peut l'observer visuellement avec un télescope d'au moins 125 mm d'ouverture à fort grossissement (au moins 150x). Entre ces deux images, la phase de la Lune avança de 2 jours. La ligne du terminateur délimitant les zones éclairées de l'ombre progresse d'environ 12.9° sélénographiques par jour ou 0.508° par heure et peut donc s'observer en l'espace d'un quart d'heure dans un petit instrument à fort grossissement.

Avec un diamètre de 3476 km, la Lune est 4 fois plus petite que la Terre (12756 km à l'équateur) mais plus grande que Pluton ! Etant donné sa faible masse la Lune n'a pas pu retenir son atmosphère et son noyau est pratiquement froid. Il dégage juste un peu de chaleur en raison de la présence de roches radioactives. La Lune présence également un champ magnétique résiduel.

Sa surface est donc exposée en permanence à la totalité des rayonnements galactique et solaire. La compréhension des composantes solaires est essentielle, non seulement pour préserver la santé des astronautes, mais également pour assurer le bon fonctionnement des stations automatiques (satellites, bases orbitale et lunaire).

Sans érosion atmosphérique et sans activité tectonique décelable, on a supposé pendant longtemps que la Lune avait préservé dans son écorce l'histoire du système solaire jusqu'aux tout premiers jours. Mais nous sommes des observateurs bien trop éloignés - à plus de 354027 km au meilleur périgée de la "Super Lune" - pour apprécier objectivement son relief et déterminer son évolution. Il fallut attendre l'avènement de l'exploration spatiale, les multiples missions soviétiques et américaines pour découvrir la véritable identité de la Lune.

Radiations atteignant la Lune et la Terre

Radiation

Lune

Terre

Dose moyenne totale

0.22 - 1.27 mGy/ jour

1 - 2 mGy/ an

RAYONS COSMIQUES

± 95 % du total

30 % du total

RAYONNEMENT GALACTIQUE

-

100% des émissions secondaires des rayons cosmiques

Energie :

108 - 1020 eV/nucléon

0.1 - 20 GeV (muons) et 10-8 - 102 MeV (neutrons)

Composition :

98 % des nucléons sont à

87 % des protons 

12 % d’hélions 

1 % d'éléments Z>2 

reste 2 % d'électrons

~ 80 % de muons

20 % d’électrons

<1 % rayons cosmiques primaires

(protons, pions chargés, neutrons)

 

RAYONNEMENT SOLAIRE

 

Energie  :

<1010 eV/nucléon

faible contribution au rayonnement cosmique global

Composition :

0.01 - 0.1% éléments Z >2

réfléchis par la magnétosphère terrestre

VENT SOLAIRE

 

Energie :

<4x103 eV/nucléon

-

Composition :

électrons, protons, hélions

-

ERUPTIONS SOLAIRES

 

Energie :

106 - 1010 eV/nucléon

-

Composition :

protons, hélions, ions lourds

-

La Lune ne possède pas d’atmosphère ni de champ magnétique. Sa surface est donc exposée en permanence à la totalité des rayonnements galactique et solaire. La compréhension de ses composantes est essentielle, non seulement pour préserver la santé des cosmonautes, mais également pour assurer le bon fonctionnement des stations automatiques (satellites, bases orbitale et lunaire).

Source: "Mission to the Moon", ESA SP-1150, 1992.

Prochain chapitre

Les mouvements de la Lune

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