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La Lune, satellite naturel de la Terre - Partie 2
- Partie 1 / 3 - Partie 2 / 3 - Partie 3 / 3Surface et structure interne
Le régolite, véritable laboratoire solaire
La couche de poussières et de débris rocheux microscopiques qui entoure la surface lunaire s’appelle le régolite. L’épaisseur de cette couche, aussi fine que de la farine, peut atteindre une soixantaine de kilomètres !
La Lune est totalement dépourvue d’atmosphère, sa surface est donc en contact direct avec l’espace interplanétaire et le vent solaire. Depuis sa formation, de très nombreux ions d’hydrogène du vent solaire se sont enfoncés dans le régolite. Les astronautes ayant marché sur la Lune se sont d'ailleurs souvent plaint de ce régolite qui collait à leur combinaison et à leurs chaussures. En fait le régolite n'est pas collant, il est électrisé par le bombardement solaire, il est donc chargé électriquement. Les échantillons ramenés par les missions Apollo se sont révélés riches en informations permettant de comprendre le vent solaire, et dans un avenir plus ou moins proche cet hydrogène pourra éventuellement servir comme carburant pour fusée. |
De l'eau sur la Lune ?
En 1998, la sonde Lunar Prospector a cru détecter la présence de traces d’eau au fond de certains cratères lunaires, sous forme de glace. N’imaginez pas des plaques de glaces ou des mers gelées, il s’agissait plutôt, d’après les spéculations, d’une eau congelée mélangée au régolite qui recouvre la surface sur plusieurs mètres d’épaisseurs. Ces résidus d’eau auraient sûrement été les vestiges des impacts cométaires étalés sur plusieurs milliards d’années. 1 an ½ après cette découverte, la sonde en fin de vie s’est crashée au fond d’un cratère. On pensait alors y observer la formation d’un nuage de poussière révélant la présence de cette eau afin d’en obtenir une réelle preuve. Ce fut finalement un échec.
Composition interne de la Lune
La croûte rocheuse à proprement parler est épaisse d’environ 100 km ; elle entoure un « noyau » (entre parenthèses puisque de noyau il ne reste plus grand chose …) visqueux, semi liquide, d’une température de 1300°c.
La structure interne de la Lune est la suivante :
Un champ magnétique résiduel
La Lune possède un champ magnétique, mais il est très ténu, à peine 1000 plus faible que celui de notre Terre. Nous avons dit que la Lune était inerte depuis 3 milliards d’années, on peut néanmoins noter de rares et faibles activités sismiques, ne dépassant jamais 3 sur l’échelle de Richter, soit imperceptibles par l’homme. Aucune trace organique sur la Lune, aucune trace d’eau. De par l’observation de la Lune on peut se faire une idée de ce que peut être la mort …
La Lune en chiffres
Entrons maintenant plus en détail dans les caractéristiques physiques de notre satellite.
La Lune est environ quatre fois plus petite que la Terre, son diamètre est de 3476 km et sa circonférence de 10 920 km à l’équateur. Sa masse est de 7.35e22 kg (soit 1/81,3 de celle de la Terre). La Lune possède une superficie de 37 960 000 km² (soit 7,4% de celle de la Terre), son volume est de 21,99 x 109 km³ (soit 2,03% de celle de la Terre). La densité moyenne est égale aux 3/5ème de celle de la Terre (3 341 kg/m³), et sa gravité ne représente de le 1/6ème que la force de gravité terrestre : un homme de 60 kg sur Terre ne pèse que 10 kg sur la Lune. De ce fait, alors que sur Terre la vitesse nécessaire pour un corps voulant s’échapper de son attraction, dite vitesse de libération, est de 11,2 km/seconde, sur la Lune cette vitesse est de seulement 2,38 km/seconde.
La température régnant sur la Lune est, de par l’absence d’une couche atmosphérique protectrice, toujours extrême :
Température sur les zones dans l’obscurité : entre -170°c et -185°c.
Température sur les zones exposées au Soleil : 130°c.
A 1 mètre de profondeur, la température reste constante à -35°c. A 2 mètres sous la surface, la température remonte à -17°c, puis celle-ci progresse ensuite régulièrement de 1,75°c par mètre de profondeur. Le noyau de fer serait à une température de 1500°c.
Cette différence de température de plus de 300°c entre l’ombre et la lumière nous interpelle sur le fait que notre atmosphère sert réellement de régulateur de température, elle ne nous sert pas uniquement à respirer.
L'orbite de la Lune
Le rayon orbital moyen est de 384 400 km, soit une trentaine de diamètres terrestres : la lumière met donc 1.28 seconde à nous parvenir. L'orbite de la Lune est, comme la majorité des planètes orbitant autour du Soleil, elliptique. A son éloignement le plus fort, appelé « apogée », la Lune est distante de 406 700 km (son diamètre apparent est alors de 29’ 23,2’’), et lorsqu’elle est au plus près, au « périgée », elle se rapproche jusqu’à 356 400 km (son diamètre apparent est alors de 33’ 28,8’’). On en déduit donc une excentricité de l’ordre de 0.0549 km (en vérité entre 0,0432 et 0,0666), sa distance à la Terre varie donc de 11%. D’une manière générale, le diamètre apparent de la Lune est identique à celui du Soleil, à 0,5° près, ce qui est une chance pour tous les amateurs d’éclipses solaires.
Le couple Terre / Lune
La Lune se déplace sur son orbite à une vitesse de 3 681 km/jour, ou encore 1,023 km/seconde. La Terre exerce une puissante force d’attraction sur son satellite, ainsi le centre de masse de la Lune est décalé de 2 km du centre en direction de la Terre, et la croûte lunaire est plus mince sur la face qu’elle présente à la Terre …
Si la Terre influence fortement la Lune de par sa force de gravité, c’est aussi le cas dans le sens inverse, dans une moindre mesure, le phénomène le plus perceptible pour nous étant bien entendu le phénomène de marées océaniques. Ainsi, la Lune ne tourne pas à proprement parler autour de la Terre, mais les deux astres tournent autour d’un centre de gravité commun. Ce centre de gravité, situé à 4670 km du centre de la Terre (donc à l’intérieur de notre planète tout de même) est appelé barycentre. On peut donc réellement parler d’un système Terre-Lune.
De plus, là où les satellites du système solaire sont généralement minuscules par rapport à leur planète, la Lune est elle, démesurément grande (1/4 du diamètre terrien). Son volume et sa masse représentent respectivement 1/50ème et 1/81ème de ceux de la Terre. On comprend mieux pourquoi certains franchissent le pas en affirmant que la Lune n’est pas un satellite, mais que la Terre et la Lune sont un système planétaire double.
L'orbite de la Lune est relativement complexe car celle-ci subit la forte attraction de la Terre, mais aussi celle du Soleil … Elle subit donc de fréquentes modifications (modifications de l’excentricité, de la vitesse orbitale, de sa position par rapport aux étoiles, etc …).
La face cachée de la Lune
Vous vous demandez peut-être pourquoi la Lune nous montre toujours la même face, ne tourne-t-elle pas comme les autres corps célestes ?! Bien sûr que si, mais ce phénomène est le simple fait du hasard et s’explique parfaitement. La rotation de la Lune sur elle-même qui est de 27,32 jours est sensiblement la même que sa révolution autour de la Terre (révolution sidérale), on appelle cela une rotation « synchrone ».
Cette rotation synchrone est le fruit des forces de marée qui s’exercent depuis la formation du couple Terre-Lune. On peut retrouver le même phénomène ailleurs dans notre système solaire, par exemple chez le couple Pluton / Charon.
Comme nous l’avons rapidement évoqué, la Lune subit des oscillations périodiques que l’on appelle « librations ». Ces oscillations permettent de découvrirent une fraction supplémentaire de la surface visible. On observe des librations en longitude et des librations en latitude.
Librations en latitude : L’axe rotatif de la Lune n’est pas précisément perpendiculaire à son plan orbital. Pour faire simple, la Lune est inclinée de 6,7° sur son orbite (même valeur pour la Terre). Depuis notre planète, on peut ainsi apercevoir un mince filet de surface supplémentaire, la libration en latitude atteint donc 6°50’. Cette période de 27,21 jours est appelée « mois Draconique ».
Librations en longitude : La révolution orbitale de la Lune varie en fonction de l’apogée ou du périgée, son orbite étant excentrique, alors que sa vitesse de rotationreste inchangée. Sur Terre, on constate ainsi un balancement de la Lune vers la gauche. La libration en longitude atteint ainsi 7°54’. Cette période de 27,55 jours est appelée « mois Anomalistique ».
L'éloignement de la Lune
L'orbite lunaire n’est pas constante comme celui des planètes du système solaire.
En effet, la Lune s’éloigne régulièrement de la Terre. Selon de récentes études, elle s’éloignerait de 3 cm par an. Par le passé, elle était donc forcément bien plus proche et nos ancêtres les dinosaures devaient la voir bien plus grosse que nous … On sait d’après les simulations que sa distance n’a jamais pu être inférieure à 18 000 km, car on atteint là la limite de roche : en deçà de cette valeur, la Terre aurait désintégré la Lune de par l’attraction gravitationnelle.
Dans le futur, d’ici 600 millions d’années, la Lune se sera encore éloignée de 21 000 km par rapport à nous, et se sera la fin des éclipses totales de Soleil …
Si la Lune s’éloigne, c’est parce qu’elle accélère sa course autour de la Terre. Comment est-ce possible ? Normalement, dans le vide, après une impulsion donnée à un corps la vitesse ne bouge plus … Ici, c’est différent. Si la Lune accélère, c’est parce que la Terre tourne de moins en moins vite sur elle-même, sa période de rotation augmente ainsi de 1,5 milliseconde par siècle ! Là encore, voici une réponse, inquiétante qui plus est, qui soulève une autre question : Pourquoi la Terre ralentit-elle ?