Comment se forment les phases de la Lune

(Mis à jour: 13 décembre 2004)

Par: Luc Bellavance

Club d’Astronomie de Rimouski

Dans son parcours autour de la terre, la Lune nous présente différentes formes de phases, qui vont du croissant à la pleine lune et vice-versa. La phase change au fur et à mesure que la Lune parcoure son orbite. Voyons comment ce phénomène se produit.

 

Nouvelle Lune non visible au point A

 
   
     

Sur la figure ci-dessus, nous voyons la Lune à différents moments du mois. Les rayons du Soleil arrivent en ligne droite et éclairent la Lune et la Terre. La partie de la Lune et de la Terre éclairée par le Soleil est en jaune alors que la partie non éclairé est en noir. La section rayée en bleu représente la partie de la Lune vue de la Terre. Selon la période du mois nous voyons une plus ou moins grande surface éclairée de la Lune.

La Lune au jour le jour…

Selon la position de la Lune nous voyons une phase qui lui est associée. Pour les besoins de la démonstration plaçons un observateur à l’heure du midi et la Lune au point A. À ce moment le Soleil lui chauffe le «dessus de la tête». Nous somme à la nouvelle Lune; elle est invisible pour l’observateur. Ceci est dû au fait que sa face non éclairée est alors tournée vers la Terre, de plus, elle est près du Soleil brillant dans le ciel.

Trois jour plus tard notre observateur est toujours au même endroit à la même heure et il constate que la Lune est visible à l’est du Soleil et qu’elle montre un léger croissant.

Quelques jours avant et après la nouvelle Lune, nous pouvons observer un phénomène spécial. La Terre éclaire la Lune et à son tour celle-ci nous retourne une petite quantité de lumière que l’on nomme «lumière cendrée». La partie sombre de la Lune visible depuis la Terre est alors grisâtre. La lumière cendrée est bien visible après le coucher du Soleil (si la Lune est au point B) et avant sont lever (si la Lune est au point H).

Une semaine après la nouvelle Lune, nous arrivons au premier quartier. La Lune se présente comme un demi cercle, on voit alors le 1/4 de sa surface qui est à la fois éclairée par le soleil et visible de la terre (elle forme alors un angle de 90° avec la Terre et le Soleil). Avec un petit télescope nous voyons facilement les cratères près du terminateur car ceux-ci projettent une ombre, amplifiant ainsi les détails du relief lunaire.

Note: Le terminateur lunaire est l’endroit qui sépare la partie éclairée et non éclairée d’un astre.

Trois jour plus tard la Lune est presque pleine. On dit qu’elle est gibbeuse. Deux semaines après la nouvelle Lune nous sommes à la pleine Lune. Pour notre observateur elle n’est plus visible à l’heure du midi et il doit attendre le coucher du Soleil pour la voir se lever à l’horizon Est. Les deux astres forment alors un angle d’approximativement 180°. Pour notre observateur, le Soleil éclaire donc complètement la Lune. Nous sommes maintenant à la moitié du cycle lunaire, on dit que la Lune est âgée de deux semaines. Durant les deux prochaines semaine la Lune présentera un cycle en décroissante, passant successivement de Pleine Lune (point E), gibbeusse (point F) , dernier quartier (point G), fin croissant (point H) puis finalement le retour à la nouvelle Lune (point A). Pendant ce temps la Lune se lève du plus en plus tard au rythme d’environ 1 heure de plus par jour.

Voilà! Maintenant vous savez comment se forment les phases lunaires. Lorsque vous observerez la Lune à nouveau, vous comprendrez comment ce phénomène se produit. Si vous êtes encore intéressés par le mouvement lunaire, je vous propose la section suivante qui est cependant un peu plus complexe.

Relations astronomiques entre la Lune, la Terre et le temps:

  • La Lune retarde à chaque jour… La Lune, à son tour, effectue une orbite (360°) autour de la Terre en 27 jours environ. Donc si on effectue la division on obtient un déplacement moyen de la Lune de 13.33° par jour. Notre observateur voit donc la Lune se déplacer de 13° vers l’Est à tous les jours. Elle se lève donc en moyenne presque 1 heure plus tard chaque jour!
  • Les mouvements de la Lune… La lune subit différents types de mouvement, le plus remarquable est son temps de rotation qui est égal en moyenne au temps de révolution. Ce qui implique que, en principe, la Lune nous présente toujours le même visage en direction de la terre! Un autre mouvement est celui de la libration, qui consiste en un léger mouvement d’oscillation Est-Ouest et Nord-Sud. Le premier est dû à l’excentricité de l’orbite et l’autre à l’inclinaison de son axe de rotation. Ce phénomène permet d’observer quelque 58% de la surface Lunaire.
  • Le temps de révolution… Il existe deux façons de mesurer le temps de révolution lunaire, soit le mois synodique et le mois sidéral lunaire:
    Le mois sidéral lunaire est le temps pour voir la Lune à la même position par rapport aux étoiles, celui-ci dure 27.3 jours.
    Le mois synodique est l’intervalle entre 2 pleines Lune. Il dure 29 jours 12h44 minutes.
    La différence est due au fait que la terre avance de 1/12 de son orbite autour du Soleil pendant le temps que la Lune fait le tour de la Terre. La Lune doit donc faire un peu plus qu’un tour pour revenir à sa phase initiale.
  • Caractéristiques particulières:
    • Distance moyenne de la terre: 384001 km
    • Masse: 1/81 de celle de la terre soit 7 x 1022 Kg.
    • Diamètre: 3476 km
    • Diamètre angulaire: 0.5° soit 30 minutes d’arc.
    • Densité moyenne: 3.3 g /cm3
    • Déplacement apparent de la Lune: 33 minutes d’arc par heure.
    • Vitesse de déplacement autour de la terre: 1 kilomètre – seconde
    • Magnitude: -12.7 (pleine Lune)
    • Température sur la surface éclairée: 125° Celcius
    • Température sur la surface non éclairée: -180° Celcius

Pour plus d’information sur les mouvements de la Lune et de la Terre vous pouvez consulter le document suivant:

Le mouvement de la Terre et la mesure du temps.

Dessin: Luc Bellavance

Photos: Luc Bellavance et Damien Lemay