Les phases de la Lune
Introduction
Les phases de la Lune-1
Les phases de la Lune-2
Les phases de la Lune-3
En savoir plus: La lunaison moyenne, le mois lunaire
En savoir plus: La lunaison vraie
Exercice
Introduction
Dans cette section nous allons étudier et décrire les phases lunaires et les différents noms qui leurs sont attribués.
Les phases de la Lune-1
Comme nous venons de le voir, la Lune tourne autour de la Terre dans un mouvement d'ouest en est (dans le sens direct). Elle effectue un tour complet autour de la Terre au cours d'une révolution sidérale de 27,321661547 jours. Au cours de sa révolution, depuis la Terre, on ne voit pas la partie éclairée de la Lune sous un même angle, cela constitue les phases de la Lune. On distingue quatre positions particulières.
Lorsque la Lune et le Soleil ont la même longitude, on dit qu'ils sont en conjonction, c'est la nouvelle Lune. Lorsque la longitude de la Lune est à 180° de la longitude du Soleil, on dit qu'ils sont en opposition, c'est la pleine Lune. À la nouvelle Lune, la Lune est devant le Soleil, elle se lève et se couche donc presque en même temps que lui. À la pleine Lune, la Lune est à l'opposée du Soleil, donc elle se lève lorsqu'il se couche et elle se couche lorsqu'il se lève. Ainsi la nouvelle Lune n'est levée que le jour et la pleine Lune n'est levée que la nuit. La pleine Lune et la nouvelle Lune portent également le nom de syzygies.
Les phases de la Lune-2
Les phases comprises entre la nouvelle Lune et la pleine Lune s'appellent phases croissantes et les phases comprises entre la pleine Lune et la nouvelle Lune s'appellent phases décroissantes. Lorsque la longitude de la Lune est à 90° vers l'est de la longitude du Soleil, on aperçoit uniquement une moitié du disque lunaire éclairé, c'est le premier quartier de Lune, on dit également que la Lune est en quadrature Est. Lorsque la longitude de la Lune est à 90° vers l'ouest (270° vers l'est) de la longitude du Soleil, on aperçoit l'autre moitié du disque lunaire éclairé, c'est le dernier quartier de Lune, on dit également que la Lune est en quadrature Ouest. Le premier quartier est donc compris entre la nouvelle Lune et la pleine Lune et le dernier quartier est compris entre la pleine Lune et la nouvelle Lune. Les aspects du premier et du dernier quartier de Lune sont inversés selon que l'on se trouve dans l'hémisphère nord ou dans l'hémisphère sud. Ainsi le premier quartier vu depuis l'hémisphère nord ressemble au dernier quartier vu depuis l'hémisphère sud et inversement. Le premier quartier se trouvant 90° à l'est du Soleil, il est visible l'après midi à l'est et dans la première partie de la nuit à l'ouest. Le dernier quartier étant à 90° à l'ouest du Soleil, il est visible la seconde moitié de la nuit à l'est et dans la matinée à l'ouest. Entre la nouvelle Lune et les quartiers de Lune, la phase lunaire a l'aspect d'un croissant, entre les quartiers et la pleine Lune, la Lune a la forme d'une bosse et on la qualifie de gibbeuse.
Les phases lunaires
Crédit : IMCCE/Patrick Rocher
Les phases de la Lune-3
Il y a éclipse de Soleil lorsque la Lune passe devant le Soleil et éclipse de Lune lorsque la Lune passe dans l'ombre de la Terre. Les éclipses de Soleil ont donc toujours lieu au voisinage de la conjonction (nouvelle Lune) et les éclipses de Lune ont toujours lieu au voisinage de l'opposition (pleine Lune). Si l'orbite de la Lune était dans le plan de l'orbite du Soleil apparent autour de la Terre (écliptique) il y aurait des éclipses de Soleil à chaque nouvelle Lune et des éclipses de Lune à chaque pleine Lune. Comme les éclipses de Soleil ont lieu à la nouvelle Lune, elles ne sont visibles en un lieu donné que le jour, cela parait évident. De même comme les éclipses de Lune ont lieu à la pleine Lune, elles ne sont visibles en un lieu donné que la nuit.
En savoir plus: La lunaison moyenne, le mois lunaire
En savoir plus
La lunaison moyenne est l'intervalle de temps qui s'écoule en moyenne entre deux mêmes phases, c'est la combinaison de deux mouvements moyens : le mouvement moyen de la Lune autour de la Terre, dont la période moyenne de révolution est la révolution sidérale de la Lune SL = 27,321661547 jours (27 jours 7h 43m 11,56s), et le mouvement moyen du Soleil apparent autour de la Terre (ou de la Terre autour du Soleil), dont la période moyenne de révolution est la révolution sidérale du Soleil (ou de la Terre) SS = 365,2563632 jours. Nous avons donc deux mouvements moyens de période SS et SL dans le même sens, l'intervalle de temps L qui sépare deux nouvelles Lunes, appelée révolution synodique moyenne, est solution de l'équation suivante :
1/SL - 1/SS = 1/L
En l'on trouve L = 29,53058885 jours soit 29 jours 12h 44m 2,88s. La révolution synodique moyenne porte également les noms de lunaison moyenne et de mois lunaire moyen.
Révolutions sidérale et synodique
Crédit : IMCCE/Patrick Rocher
En savoir plus: La lunaison vraie
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La révolution synodique moyenne de la Lune correspond à une valeur moyenne, en réalité comme nous l'avons déjà vu ni le mouvement orbital de la Lune ni le mouvement orbital de la Terre ne sont uniformes. La vitesse angulaire de la Lune est maximale au périgée et minimale à l'apogée. De même la vitesse de la Terre est maximale en janvier lorsqu'elle est au périhélie et minimale en juillet lorsqu'elle est à l'aphélie. La lunaison vraie va donc être différente de la lunaison moyenne. De plus la période séparant deux nouvelles Lunes vraies ne sera pas égale à la période séparant deux pleines Lunes vraies. Le graphique ci-contre nous donne les écarts en heures et fraction d'heure entre la lunaison vraie et la lunaison moyenne. On constate que ces écarts peuvent atteindre plus ou moins sept heures, ce qui est énorme compte tenu de la vitesse angulaire de la Lune, l'écart en longitude entre la Lune vraie et la Lune moyenne peut atteindre jusqu'à 7,5°. Cette valeur est à comparer avec les diamètres apparents de la Lune et du Soleil (0,5°).
Écarts entre la lunaison vraie et la lunaison moyenne sur une période de 18,6 ans
Crédit : IMCCE/Patrick Rocher
Ce graphique fait également apparaître une période de 8,84 ans correspondant à la projection en longitude du mouvement du périgée de la Lune. En effet la ligne des apsides de la Lune tourne dans le sens direct dans le plan de l'orbite lunaire, ce mouvement projeté dans le plan de l'écliptique et combiné avec le mouvement rétrograde des noeuds de l'orbite lunaire produit un mouvement en longitude de la projection du périgée de 40,690137°/an soit une période d'environ 8,84 ans. Il est normal que l'on retrouve cette période dans la variation de la lunaison vraie car la vitesse angulaire de la Lune varie avec l'anomalie vraie.
Exercice
Cacul de la lunaison moyenne
Question 1)
Nous avons vu que la lunaison moyenne est la combinaison de deux mouvements : le mouvement moyen de la Lune autour de la Terre et le mouvement moyen du Soleil apparent autour de la Terre. Ces deux mouvements se font dans le même sens. Le calcul de la lunaison moyenne a été fait dans le cours à partir de la période de révolution sidérale de la Lune et de la révolution sidérale du Soleil. Refaites ce calcule à l'aide des révolutions tropiques de la Lune et du Soleil. Trouve-t-on la même valeur? Pourquoi? On donne les valeurs suivantes :
révolution tropique de la Lune : TL = 27,321 582 249 jours,
révolution tropique de la Terre ( donc du Soleil apparent) : TS = 365,242 190 04 jours.
