Le ciel — astronomie

La Lune : la compagne de la Terre

La Lune est l’unique satellite naturel de la Terre, à environ 384 400 km en moyenne. Elle s’est très probablement formée après une collision géante entre la jeune Terre et un corps de la taille de Mars, il y a environ 4,5 milliards d’années. Nous voyons toujours le même côté parce que la Lune tourne sur elle-même une fois par orbite, un état appelé rotation synchrone ou verrouillage par effet de marée.

Ce que nous savons de la Lune

La Lune est l’unique satellite naturel de la Terre et notre plus proche grand voisin dans l’espace. Sa distance moyenne est d’environ 384 400 kilomètres et son diamètre d’environ 3 474 kilomètres, soit un peu plus du quart de celui de la Terre. La gravité à sa surface vaut environ un sixième de celle que nous ressentons sur Terre, ce qui explique pourquoi les astronautes d’Apollo se déplaçaient à longues foulées bondissantes.

La Lune tourne autour de la Terre en environ 27,3 jours par rapport aux étoiles. Le cycle des phases est un peu plus long, environ 29,5 jours, parce que la Terre se déplace aussi autour du Soleil pendant ce temps. Vous pouvez suivre cette séquence dans notre article sur les phases de la Lune.

Sa surface est couverte de cratères d’impact et de plaines sombres appelées mers (« maria » en latin). Il ne s’agit pas d’eau, mais de lave basaltique solidifiée issue d’une ancienne activité volcanique. La Lune ne possède qu’une exosphère extrêmement ténue (une enveloppe de gaz très fine) et aucun champ magnétique global aujourd’hui. Sans atmosphère épaisse pour atténuer les écarts, les températures varient fortement : le sol de jour peut être plus chaud que l’eau bouillante, tandis que la nuit, il descend bien en dessous de zéro.

Les réflecteurs laissés par les missions Apollo permettent aux scientifiques d’envoyer des impulsions laser vers la Lune et de mesurer sa distance avec une grande précision. Ces mesures montrent qu’elle s’éloigne de la Terre d’environ 3,8 centimètres par an.

Comment la Lune s’est probablement formée

L’explication la plus largement admise est l’hypothèse de l’impact géant. Il y a environ 4,5 milliards d’années, la jeune Terre aurait percuté un corps de la taille de Mars, souvent appelé Théia. Les débris projetés en orbite se sont peu à peu rassemblés pour former la Lune.

Plusieurs indices soutiennent ce scénario. Les échantillons d’Apollo présentent des rapports isotopiques de l’oxygène très proches de ceux du manteau terrestre, et le petit noyau métallique de la Lune correspond à un scénario où ce sont surtout des couches externes qui ont été éjectées. Certains détails restent débattus, par exemple la part de matière lunaire venant de Théia et celle venant de la Terre ; il est donc plus juste de parler du modèle principal que d’une question close.

Rotation synchrone : pourquoi nous voyons toujours la même face

La Lune tourne sur son axe exactement dans le temps qu’elle met à faire le tour de la Terre. C’est ce qu’on appelle la rotation synchrone, ou verrouillage par effet de marée. Résultat : c’est toujours le même hémisphère qui nous fait face.

L’explication tient à la gravité. Il y a longtemps, la Lune tournait plus vite. La gravité de la Terre a créé des bourrelets de marée dans la Lune, et les frottements liés au déplacement de ces bourrelets ont lentement freiné sa rotation jusqu’à ce qu’elle corresponde à sa période orbitale. De nombreuses autres lunes du Système solaire sont verrouillées de la même façon.

La face cachée n’est pas plongée en permanence dans l’obscurité. Elle reçoit la lumière du Soleil comme la face visible, c’est pourquoi « face cachée » est une meilleure expression que « face sombre ». Les premières images en ont été prises par la sonde soviétique Luna 3 en 1959. Un léger balancement appelé libration permet, au fil du temps, d’observer un peu plus de la moitié de la surface, environ 59 %.

La Lune et les marées

Les marées océaniques résultent principalement du fait que l’attraction gravitationnelle de la Lune varie d’un point à l’autre de la Terre. L’eau gonfle du côté tourné vers la Lune et du côté opposé de la planète ; de nombreuses côtes connaissent ainsi deux marées hautes et deux marées basses par jour lunaire, un peu plus long que 24 heures. Le Soleil provoque lui aussi des marées, mais plus faibles que celles de la Lune.

Autour de la nouvelle Lune et de la pleine Lune, le Soleil, la Terre et la Lune sont à peu près alignés, les deux effets s’additionnent et l’on observe des marées de vive-eau plus fortes. Autour des quartiers, ils se compensent en partie, ce qui donne des marées de morte-eau plus faibles. La hauteur réelle des marées dépend aussi de la forme du littoral, de la profondeur de la mer et de la météo. Pour la physique générale, consultez notre article sur la gravité des planètes.

Le frottement des marées explique aussi pourquoi la Lune s’éloigne lentement et pourquoi la journée terrestre s’allonge, de façon infime.

La Lune dans la culture et les calendriers

Les phases qui se répètent figurent parmi les cycles du ciel les plus anciens et les plus faciles à observer, et de nombreux calendriers s’en sont inspirés. Le mot « mois » lui-même est lié à la Lune, en anglais comme dans beaucoup d’autres langues. Le calendrier islamique est purement lunaire, tandis que les calendriers hébraïque et chinois traditionnel sont luni-solaires. Dans la tradition chrétienne, la date de Pâques est fixée par une règle liée à la pleine Lune qui suit l’équinoxe de mars.

La Lune habite aussi les mythes, la poésie et l’art du monde entier. Pour savoir ce qui se passe quand l’ombre de la Terre tombe sur la Lune, lisez l’article sur l’éclipse de Lune, et pour comprendre pourquoi elle peut paraître exceptionnellement grande près du périgée, découvrez la superlune. Si vous êtes curieux de savoir comment la Lune est interprétée comme tradition culturelle plutôt que comme science, un article distinct est consacré à la Lune en astrologie. Cette page reste du côté de l’astronomie : la Lune est un monde doté de sa propre histoire, de sa composition et de son mouvement, que nous pouvons tous mesurer.

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