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La Lune est le seul satellite naturel de la Terre. La Lune est différenciée des satellites des autres planètes par sa première lettre majuscule.
Cette image couleur de la Lune (cliquez ici pour voir l'image en plein écran) a été prise par la sonde Galileo le 9 décembre 1990 à 17h35 GMT, à une distance d'environ 560 000 km. Ce cliché est composé d'images monochromes prises à travers des filtres violet, rouge et proche de l'infrarouge. La face visible (vue de la Terre) est à droite, la face cachée à gauche. La Mer Orientale (Mare Orientale), sombre cratère à anneaux faisant 950 km de diamètre, est près du centre; En haut à droite se trouve le grand et sombre Océan des Tempêtes (Oceanus Procellarum); en-dessous, la plus petite Mer des Humeurs (Mare Humorum). Celle-ci, comme la Mare Orientale dans le centre du bassin, se sont formées il y a 3 milliards d'années à partir de coulées de lave basaltique qui ont tapissé le fond de gigantesques cratères d'impacts. En bas à gauche, parmi les hauts plateaux méridionaux, se trouve le cratère South-Pole-Aitken, similaire à la Mer Orientale, mais plus grand (2 250 km de diamètre). Il est aussi plus vieux et donc plus érodé par les micro-météorites et le vent solaire. Les hauts plateaux (Terrae) et les mers (Maria) des faces visible et cachée de la Lune sont couverts de cratères jeunes, lumineux et rayonnants.
Comme la période de rotation de la Lune est exactement la même que sa période orbitale, nous voyons toujours la même face de la Lune dirigée vers la Terre. Cette rotation synchrone résulte des frottements qu'a entrainé la marée de la Terre sur la Lune. Cela a progressivement amené la Lune à ralentir sa rotation sur elle-même jusqu'à ce que la période de ce mouvement coïncide avec celle de la révolution de la Lune autour de la Terre. De la même manière, la rotation de la terre continue de ralentir pour correspondre à la période orbitale de la Lune. Le moment cinétique devant se conserver, la Lune se déplace vers une orbite plus haute de 3,8 cm par an. L'attraction gravitationnelle que la Lune exerce sur la Terre est aussi à l'origine des marées de la mer. La variation du niveau de la mer est synchronisée avec le mouvement de la Lune autour de la Terre (à noter que le Soleil a aussi une grande influence dans ce phénomène).
La Terre et la Lune tournent autour de leur centre de masse commun (barycentre). Comme celui-ci se trouve à l'intérieur de la terre, mais à environ 4700 kilomètres de son centre, le mouvement de la terre est généralement décrit comme une "oscillation". Vue de leur pôle nord, la Terre et la Lune tournent dans le sens contraire des aiguilles d'une montre autour de leur axe; la Lune tourne autour de la terre dans le sens contraire des aiguilles d'une montre, et la Terre tourne autour du Soleil dans le sens contraire des aiguilles d'une montre.
Le plan orbital de la Lune autour de la Terre est incliné de 5° par rapport au plan orbital de la Terre autour du Soleil (le plan de l'écliptique). Le plan orbital de la Lune, ainsi que son axe de révolution, tourne dans le sens des aiguilles d'une montre avec une période de 18,6 ans, toujours en maintenant une inclinaison de 5°. Les points où l'orbite de la Lune croise l'écliptique s'appellent les "noeuds" lunaires; le noeud septentrional (ou ascendant) est celui où la Lune passe vers le nord de l'écliptique, et le noeud méridional (ou descendant) est celui où elle passe vers le sud. Les éclipses solaires ont lieu quand un noeud coïncide avec la nouvelle lune; les éclipses lunaires quand un noeud coïncide avec la pleine lune.
La lune montre différentes phases selon les positions relatives du Soleil, de la Terre et de la Lune. La première phase est la nouvelle lune. La Lune se situe entre le Soleil et la Terre, sa face obscure nous fait face : la Lune est invisible dans le ciel. Progressivement, la Lune se décale en suivant son orbite autour de la Terre, et un croissant de plus en plus large devient visible, au fur et à mesure que la face exposée au Soleil devient visible de la Terre: la Lune est croissante. Lorsque la face de la Lune exposée au Soleil est complètement visible depuis la Terre (la Terre est alors située entre le Soleil et la Lune), c'est la pleine lune. La Lune poursuivant sa course autour de notre planète, la partie visible diminue, la Lune est décroissante, jusqu'à la nouvelle Lune. Le cycle lunaire dure 29,5 jours. Il est un peu plus long que le temps mis par la Lune pour parcourir son orbite autour de la Terre, en raison du déplacement du sytème Terre-Lune autour du Soleil. Il existe différents moyens mnémotechniques qui permettent de savoir dans quelle phase se trouve la Lune. Ainsi, on dit dans les pays de langue latine que la Lune est une menteuse: quand elle a une forme qui se rapproche d'un "D", elle est croissante (crescere); quand sa forme se rapproche d'un "C", elle est décroissante (decrescere).
Par une coïncidence extraordinaire, la taille apparente de la Lune (vue de la Terre) est presque exactement identique à la taille apparente du Soleil, de sorte que les éclipses solaires totales sont possibles lorsque la Lune couvre presque totalement le Soleil. La couronne solaire devient alors visible à l'oeil nu.
La Lune (et également le Soleil) semblent plus grands quand ils sont près de l'horizon. C'est un effet purement psychologique (sa plus grande distance et la réfraction atmosphérique rendent réellement l'image de la Lune légèrement plus petite quand elle est près de l'horizon) ; on suppose que pendant l'évolution de l'appareil cognitif, les jugements de taille pour les objets aériens n'étaient pas importants, ils sont donc restés imprécis. [1]
Étant donné l'inclinaison de l'orbite lunaire, il est peu probable que la Lune se soit formée en même temps que la Terre, ou que celle-ci ait capturé la Lune; l'origine de la Lune est au cœur d'un débat scientifique disputé. La théorie la mieux acceptée est celle de l'impact géant : une collision entre la jeune Terre et un objet de la taille de Mars aurait éjecté de la matière autour de la Terre, qui aurait fini par former la Lune que nous connaissons aujourd'hui. De nouvelles simulations publiées en août 2001 soutiennent cette théorie. Elle est aussi corroborée par la comparaison entre la composition de la Lune et celle de la Terre : on y retrouve les mêmes minéraux, mais avec des proportions différentes. Ce sont les substances les plus légères qui auraient été éjectées le plus facilement de la Terre lors de l'impact et que l'on retrouve en plus grande quantité sur la Lune.
Il y a plus de 4.5 milliards d'années, la surface de la Lune était un océan de magma liquide. Les scientifiques pensent qu'un des types de roches lunaires, le norite KREEP, (KREEP pour K-potassium, Rare Earth Elements ou terres rares, P-phosphore) représente le dernier reste chimique de cet océan de magma. Le norite KREEP est en effet composé d'éléments que l'on désigne par le terme "d'éléments incompatibles": ce sont les éléments incapables de cristalliser et qui restent à la surface du magma. Pour les chercheurs, les norites KREEP sont des marqueurs commodes, utiles pour mieux connaître l'histoire de la croûte lunaire, que ce soit son activité magmatique ou ses mutliples collisions avec des comètes et d'autres corps célestes.
La croûte lunaire est composée d'une grande variété d'éléments primaires : l'uranium, le thorium, le potassium, l'oxygène, le silicium, le magnésium, le fer, le titane, le calcium, l'aluminium et l'hydrogène. Chaque élément émet dans l'espace un rayonnement qui lui est propre sous forme de rayons gamma, suite au bombardement par les rayons cosmiques. Quelques éléments sont radioactifs (uranium, thorium et potassium) et émettent leurs propres rayons gamma. Cependant, quelles que soient les origines de ces rayonnements gamma, chaque élément à un rayonnement unique, que l'on appelle une "signature spectrale unique", discernable par un spectromètre. Une carte globale décrivant l'abondance des éléments primaires sur la surface lunaire n'a encore jamais été effectuée.
Comparé à celui de la terre, la lune a un champ magnétique très faible. Bien que l'on pense qu'une partie du magnétisme de la lune est intrinsèque (comme
pour une bande de la croûte lunaire appelé Rima Sirsalis), la collision avec d'autres corps célestes pourrait avoir donné certaines des propriétés
magnétiques de la lune. En effet, une vieille question en science
planétaire est de savoir si un corps du système solaire privé d'atmosphère, tel que la lune, peut obtenir du magnétisme suite à des impacts de comètes et d'astéroïdes. Des mesures magnétiques peuvent également fournir des informations sur la taille et la conductivité électrique du noyau lunaire, données qui aident les scientifiques à mieux comprendre les origines de la Lune. Par exemple, si le noyau contient plus d'éléments magnétiques (tels que le fer) que ce qui existe sur la Terre, la théorie de l'impact perd de la crédibilité.
La croûte lunaire est recouverte d'une couche poussiéreuse appelée régolithe. La croûte et le régolithe sont inégalement répartis sur la Lune. La croûte s'étend sur une profondeur de 60 kilomètres sur la face visible, jusqu'à 100 kilomètres sur la face cachée. L'épaisseur de régolithe varie de 3 à 5 mètres dans les mers, jusqu'à 10 à 20 mètres sur les hauts plateaux. Les scientifiques pensent qu'une telle asymétrie de l'épaisseur de la croûte lunaire pourrait expliquer pourquoi le centre de masse de la Lune est excentré. De même cela pourrait expliquer les différences du terrain lunaire, comme la prédominance des roches lisses (Maria) sur la face visible.
La Lune a une atmosphère très ténue. Une des sources de cette atmosphère est le dégazage, c'est-à-dire le dégagement de gaz, par exemple le radon, en provenance des profondeurs de la Lune. Une autre source importante est le gaz amené par les vents solaires, qui sont brièvement capturés par la gravité lunaire.
A priori, la quasi absence d'atmosphère et une température supérieure à 100°C au Soleil rend impossible la présence d'eau sur la Lune. Pourtant, les données recueillies par les sondes Clémentine et Lunar Prospector montrent la présence de grande zone riche en hydrogène, au pôle sud et au pôle nord. Or l'hydrogène est un des constituants de l'eau avec l'oxygène. À la fin de sa mission, la sonde Lunar Prospector a même été précipitée dans le fond d'un cratère censé contenir de la glace d'eau. On pensait que le crash dégagerait de la vapeur d'eau, détectable par les télescopes terrestres, apportant ainsi une preuve supplémentaire de la présence d'eau sur la Lune. Mais aucune molécule d'eau n'a été détectée pendant l'impact. Cependant, la probabilité d'en voir était très faible: la sonde étant petite, l'énergie dégagé lors de l'impact n'était pas forcément suffisante pour vaporiser de l'eau.
Mais d'où pourrait venir cette eau ? La théorie actuellement la plus populaire propose une origine cométaire à l'eau lunaire. Les comètes, de grosses boules de neige sale, en percutant la Lune il y a plusieurs milliards d'années, se seraient vaporisées, créant ainsi une atmosphère provisoire. La vapeur d'eau contenue dans cette atmosphère se serait condensée puis aurait givré sur le sol. La glace située au fond des cratères du pôle sud aurait pu se conserver pendant deux milliards d'années, le fond de ces cratères n'étant jamais exposé aux rayons du soleil (en raison de l'inclinaison très légère de l'axe de la Lune, environ 1,5°). De même au pôle nord, ou l'eau glacée serait protégée par une couche de régolithe de 40 cm d'épaisseur.
Les scientifiques estiment le volume d'eau présent sur la Lune à un milliard de mètres cubes, une quantité suffisante pour rendre son exploitation intéressante par d'éventuels explorateurs. De l'hydrogène et de l'oxygène pourraient en être extraits par des stations alimentées par panneaux solaires ou par énergie nucléaire. Cela rendrait possible une colonisation permanente de la Lune. L'oxygène est en effet indispensable pour que les colons puissent respirer, et l'hydrogène est un carburant pour les fusées. Or transporter régulièrement de l'hydrogène et de l'oxygène depuis la Terre aurait un coût prohibitif.
Les variations de teintes et de luminosités à la surface de la Lune forment des motifs que les hommes ont interprétés différemment suivant leur culture et leur imaginaire : lapin, buffle, ou visage d'homme entre autres. Les astronomes antiques pensaient que les zones sombres et régulières (les plaines) étaient remplies d'eau. Ils les ont appelées Maria (terme latin signifiant mer), tandis que les hauts plateaux, de couleur claire, ont été baptisés Terrae. Ces dénominations ont encore cours aujourd'hui, même si l'on sait qu'elles ne se rattachent à aucune réalité.
La Lune est aussi une figure très présente dans de nombreuses mythologies et croyances folkloriques, et a souvent été associée à des divinités féminines. Ainsi, la désse grecque Sélène (Luna chez les Romains) a été associée à la Lune, avant d'être supplantée par Artémis (Diana chez les Romains). En revanche, la déesse japonaise Amateratsu est associée au Soleil et son frère, Susanowo, est lui associé à la Lune. De même chez les mésopotamiens, où le dieu Nanna (ou Sin) est associé à la Lune. Une inversion que Tolkien a repris dans sa mythologie des Terres du Milieux, faisant d'Isil le dieu de la Lune et d'Anar la déesse du Soleil.
Le terme lunatique est dérivé de Luna en raison de la croyance en la Lune comme cause de folie périodique. De même pour les légendes concernant les lycanthropes (tel le loup-garou et le tigre-garou), créatures mythiques qui tireraient leur force de la Lune et seraient capables de passer de leur forme humaine à leur forme bestiale pendant les nuits de pleine lune.
La face cachée de la Lune a été vue pour la première fois le 15 septembre 1959 lorsque la sonde automatique Luna 2, lancée par l'Union Soviétique, s'est mise en orbite autour de la Lune.
Le premier alunissage humain eut lieu le 20 juillet 1969. Ce fut le point culminant de la course spatiale engagée entre les USA et l'URSS, alors en pleine guerre froide. Le premier astronaute à poser le pied sur la Lune fut Neil Armstrong, le capitaine de la mission Apollo 11. Le dernier homme à marcher sur le sol lunaire était le scientifique Harrison Schmitt, lors de la mission Apollo 17 en décembre 1972.
L'astronaute Harrison Schmitt se tenant debout à coté du rocher Taurus-Littrow durant la troisième sortie extra-véhiculaire de la mission Apollo 17 (cliquez ici pour voir l'image en plein écran).
Caractéristiques Physiques
Caractéristique orbitales
La formation de la Lune
Composition
De l'eau sur la Lune ?
Croyances et mythologies
L'exploration lunaire
Lien externe
