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. 

Elles posaient problème dans le cadre de la perfection du monde supralunaire et semblaient indiquer que la Lune avait été en quelque sorte c"ontaminée 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. On imaginait 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. 

Le cratère Bürg dessiné par Anthony Sanchez, ancien dessinateur de l'USGS, à partir de différentes photographies.

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 islamiques 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, précisons deux points de vocabulaire pour taire certaines rumeurs.

Rumeurs et traditions

On dit beaucoup de choses à propos de la Lune, et notamment de son soi-disant effet sur notre humeur ou sur les plantes. 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"

Selon la tradition, la pleine Lune la plus proche de l'équinoxe d'automne, 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.

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 notamment, avant de se résoudre à utiliser l'éclairage artificiel.

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

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 droite, 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).

Rappelons que l'équinoxe d'automne tombe entre le 20 et le 24 septembre selon les années (cfr cette calculette de l'IMCCE).

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 faitt 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.

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 un télescope, même de petit diamètre (60 mm). 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 le relief 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.

Un visage aux multiples facettes

Photographies réalisées par Craig Zerbe avec un télescope Celestron C11 de 250 mm f/10 et par l'auteur avec un télescope de 115 mm f/9. Cliquer ici pour lancer une animation de la lunaison (GIF de 435 KB) préparée par António Cidadão.

Observée à l'oculaire d'un télescope, la surface lunaire surprend par sa clarté et son contraste. D'une magnitude de -12.7 (albédo 0.073) 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 de 60 mm d'ouverture coûtant quelque 150 € révèle déjà un paysage extraordinaire, mais un paysage gris et désertique qui n'a rien de commun avec nos reliefs terrestres.

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.

A voir : Paysage lunaire en 3D (sur le blog)

Photographies d'amateur : 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. 10 jours séparent ces deux images réalisées, la première par Thierry Legault avec un télescope Schmidt-Cassegrain Meade de 300 mm de diamètre, la seconde par Craig Zerbe est un télescope Schmidt-Cassegrain Celestron de 250 mm de diamètre, tout deux équipés de moyens CCD. Le Soleil s'est localement déplacé de 122° entre le 10eme et le 20eme jour lunaire (12.2°/jour). La qualité de ces images rivalise avec celle des professionnels et donne 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). 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.

Etant donné sa faible masse la Lune n'a pas pu retenir son atmosphère et présence 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 384400 km 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 - 109 eV/ nucléon

Composition :

protons, hélions, ions lourds

Source: "Mission to the Moon", ESA

Prochain chapitre

Les mouvements de la Lune

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