La Lune

La Lune est l'unique satellite naturel permanent de la Terre. Il s'agit du cinquième plus grand satellite naturel du Système solaire, et du plus grand des satellites planétaires par rapport à la taille de la planète autour de laquelle il orbite. C'est le deuxième satellite le plus dense du Système solaire après Io, un satellite de Jupiter.

Comme les planètes, c’est un corps opaque. Elle n’est observable que parce qu’elle réfléchit la lumière solaire qui lui parvient. C’est le seul corps extraterrestre à avoir été visité par l’Homme. Elle effectue un tour sur elle-même dans le même temps qu’elle fait un tour autour de la Terre. Aussi n’en voyons-nous qu’une seule face. Environ quatre-vingts moins massive que notre planète, elle tourne autour d’elle en un peu moins d’un mois, à la distance moyenne de 384 400 km. On peut aujourd’hui mesurer cette distance au centimètre près. La Lune n'a pas d'atmosphère stable.

Chiffres clés

Données orbitales :

Distance moyenne par rapport à la Terre : 384 399 km
Apogée : 406 300 km
Périgée : 356 700 km
Période de révolution : 27 jours 7 heures 43.12 min
Période de rotation : 27 jours 7 heures 43.12 min
Période synodique: 29 jours 12 heures 44 min 3 s
Excentricité orbitale : 0,0549
Inclinaison de l'axe : 6,687°
Inclinaison sur l'écliptique : 5,145°

Données physiques :

Diamètre : 13 475 km (4 fois plus petite que la Terre)
Masse : 7,3477 × 1022kg (0,012 Terre)
Volume : 2,1958 × 1010 km³3 (soit 0,02 Terre)
Gravité : 16,6% de celle de la Terre
Vitesse de libération : 2,38 km/s
Température à la surface : de +123 °C à - 233 °C
Densité moyenne : 1,33 g/cm³
Pression atmosphérique : 10^-10 Pascal

Principales caractéristiques

La Lune est en rotation synchrone avec la Terre, lui montrant donc constamment la même face. Celle-ci, appelée face visible, est marquée par des mers lunaires volcaniques sombres qui remplissent les espaces entre les hautes terres claires et ses cratères d'impact proéminents.

Réciproquement, elle possède une face cachée, qui présente moins de mers mais beaucoup plus de cratères, dont le bassin Pôle Sud-Aitken, le plus grand du satellite et l'un des plus grands du Système solaire par son diamètre de 2 500 km.

Elle est dépourvue d'atmosphère dense et de champ magnétique.

Son influence gravitationnelle sur la Terre produit les marées océaniques, les marées terrestres, un léger allongement de la durée du jour et la stabilisation de l'inclinaison de l'axe terrestre.

La taille apparente de la Lune dans le ciel est approximativement la même que celle du Soleil, puisque le diamètre de l'étoile est environ 400 fois celui du satellite, mais qu'elle est également 400 fois plus éloignée. Par conséquent, la Lune peut couvrir presque exactement le Soleil dans le ciel, permettant l'apparition d'éclipses solaires totales. Cette correspondance de taille apparente disparaîtra dans un avenir lointain du fait de l'augmentation de la distance lunaire d'environ 3,8 cm par an.

La géologie de la Lune

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La formation de la Lune remonterait à environ 4,51 milliards d'années, peu de temps après celle de la Terre. L'explication la plus largement acceptée est que la Lune s'est formée à partir des débris restants après un impact géant entre une proto-Terre et une protoplanète de la taille de Mars, appelée Théia.

La Lune est survolée pour la première fois par la sonde spatiale Luna 2 en 1959.

Durant plus d'une décennie, elle est notamment étudiée par les programmes Luna et Apollo, respectivement soviétique et américain. Cette course à l'espace culmine en 1969 avec les premiers humains posant le pied sur la Lune lors de la mission Apollo 11 emportant Neil Armstrong et Buzz Aldrin. Dix autres astronautes de la NASA foulent ensuite le sol lunaire jusqu'à Apollo 17 en 1972. Ces missions permettent de ramener sur Terre des roches lunaires qui, avec les observations effectuées sur place, permettent de développer la connaissance géologique de la Lune, de sa structure interne et de l'histoire de sa formation.

Délaissée à partir de 1974 par les puissances spatiales, l'astre connaît un nouvel intérêt dans les années 1990, deux missions de la NASA — Clementine et Lunar Prospector — découvrant des indices de la présence de glace d'eau, notamment au pôle Sud.

À compter de la fin des années 1990, la Lune est la destination principale des sondes spatiales des nouvelles nations spatiales, notamment la Chine, le Japon et l'Inde. De nouvelles missions habitées vers la Lune, voire une colonisation, sont envisagées dans les années 2020.

La lunaison

La moitié du globe lunaire dirigé vers le Soleil reçoit sa lumière et selon la position de la Lune par rapport à la Terre nous voyons une partie plus ou moins importante de cette face éclairée au fil des jours. Ces différents aspects ces "phases" constituent la lunaison. Il s'écoule 29 jours 12 heures 44 minutes et 3 secondes entre chaque nouvelles Lunes.

Nouvelle Lune : La Lune est entre le Soleil et la Terre, elle tourne vers nous sa face obscure la rendant totalement invisible.
Premier coissant : Trois ou quatre jours plus tard, elle s'est un peu écarté du Soleil et nous montre son premier croissant visible dans l'après-midi.
Premier quartier : Sept ou huit jours après la nouvelle Lune, nous voyons la moitié du côté droit de la face tournée vers nous. C'est le premier quartier qui se couche vers minuit.
La phase gibeuse croissante : Vers le onzième jour, la Lune nous dévoile environ les trois-quart de son disque. Le quart manquant est à gauche (à l'Ouest). et nous montre son premier croissant, déjà visible dans l'après-midi.
La plein Lune : Au quinzième jour, à l'opposé de la Terre, elle dirige vers nous toute sa suface éclairée. C'est la Pleine Lune Elle se lève à peu près quand le Soleil se couche et se couche à peu près quand il se lève restant observable toute la nuit.
La Lune gibeuse décroissante : Vers le dix-huitième jour, le quart manquant est à droite (à l'Est). Elle se lève et se couche de plus en plus tard.
Le dernier quartier : Vers vingt et un ou vingt-deux jours c'est la moitié du coté gauche que l'on observe en fin de nuit et tard dans la matinée.
Le dernier croissant : Vers vingt-cinq ou vingt-six jours, la fin de la lunaison approche. La Lune presque revenue dans la position du Soleil nous présente son dernier quartier, dans le sens contraire du premier croissant, bien pâle dans le ciel du matin.

Le Terminateur

Le Terminateur est la limite en la partie qui est éclairée et celle qui ne l'est pas au cours des différentes phases de la Lune.

En Lune croissante, le Soleil se lève le long du Terminateur et il s'y couche lorsqu'elle décroit.

C'est sur le Terminateur que l'on peut observer le meilleur contraste des images de la Lune.

La libération

La Lune nous présente sensiblement la même face. mais, pour différentes raisons nous observons un balancement nord-sud et est-ouest du globe lunaire.

Ainsi on peut voir plus de la moitié de la surface de la Lune : 59%

Les éclipses

Lorsque la Lune passe entre le Soleil et la Terre, il y a une éclipse de Soleil.

Lorsque la Terre passe entre le Soleil et la Lune il y a une éclipse de Lune.

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La formation de la Lune

Pour l'hypothèse dominante, le système Terre-Lune s'est formé après l'impact d'une protoplanète ayant une taille similaire à celle de Mars (nommée Théia, la mère de Séléné dans la mythologie grecque) avec la proto-Terre ; elle est appelée l'hypothèse de l'impact géant. L'impacteur, la croûte et une partie du manteau terrestre se disloquent et projettent une grande quantité de débris en orbite autour de la Terre. La Lune se forme ensuite par accrétion d'une partie de ce nuage de débris en un temps très court, de l'ordre d'un siècle. L'impact aurait libéré beaucoup d'énergie, faisant fondre la couche externe de la Terre, et a ainsi formé un océan de magma. De même, la Lune nouvellement formée aurait possédé un océan magmatique lunaire d'une profondeur estimée à au moins plusieurs centaines de kilomètres. Bien que l'hypothèse de l'impact géant puisse expliquer de nombreux paramètres, certains éléments ne sont pas expliqués, notamment en ce qui concerne les compositions isotopiques proches de la Lune et de la Terre, son volcanisme relativement récent, ou l'existence passée d'un champ magnétique planétaire6. En effet, la mesure en 2001 des signatures isotopiques des roches lunaires du programme Apollo révèle qu'elles présentent la même signature isotopique que les roches terrestres, les distinguant donc de presque tous les autres corps du Système solaire. Cette observation est inattendue car on supposait alors que la plupart des matériaux qui ont formé la Lune provenaient de Théia ; or, il est ensuite annoncé en 2007 qu'il y a moins d'un pour cent de chances que Théia et la Terre aient des signatures isotopiques identiques par ce biais131. D'autres échantillons lunaires d’Apollo étudiés en 2012 comportent la même composition en isotopes de titane que la Terre, ce qui est en conflit avec ce qui est attendu si la Lune s'était formée loin de la Terre ou était issue de Théia.

Ces écarts peuvent s'expliquer par des variations de l'hypothèse de l'impact géant6. Des modèles alternatifs ont notamment proposé une série d'impacts moins cataclysmiques134 ou la formation d'une synestia — un nuage torique de gaz et de fragments rocheux.

Les mers et les cratères lunaires

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