La Lune
par Mélanie Boutin et Virginie Drogue
INTRODUCTION
Le satellite naturel de la Terre, la Lune, est l'astre le mieux connu de tout l'univers. Étant le
plus proche de la Terre, on l'a observé davantage. En 1609, Galilée a pu
observer la Lune de façon précise, grâce au puissant télescope qu'il a inventé.
Dans cette recherche, nous aborderons divers aspects de la Lune: sa structure, son
origine, son relief, son atmosphère, sa masse, sa gravité et la température de sa
surface.
STRUCTURE ET ORIGINE DE LA LUNE
Des études sur les champs magnétique et gravitationnel de la Lune nous font
croire que le sous-sol est de nature hétérogène. En effet, les satellites de la série
Lunar Orbiter ont constaté plusieurs fois des variations sensibles de l'intensité
du champ gravitationnel de ce satellite. Par exemple, la gravité de la zone de la
mer de Sérénité est supérieure de un millième à la moyenne. Présentement, la
Lune ne possède pas de champ magnétique global mais, dans le passé, elle en
aurait eu un, comme en témoignent les roches les plus anciennes. Les
astronautes d'Apollo 12 enregistrèrent 36 gamma au niveau de l'océan des Tempêtes. Pour mieux comprendre ce phénomène, il faut supposer, à cet endroit,
la présence d'une masse magnétique située entre 200 m (650 pieds) et 200 Km
(120 milles) de profondeur.
Par ailleurs, des mesures sismiques ont amené de nouveaux éléments dans
l'étude de la nature du sous-sol. Les sismographes ont dévoilé l'existence
d'ébranlements lunaires dus à des impacts de météorites.
ASPECTS PHYSIQUES VISIBLES AU TÉLESCOPE
Avant l'invention de la lunette astronomique, on croyait que les taches noires
à la surface de la Lune étaient des mers et on a gardé ce nom à ces structures.
Même si ce ne sont pas leurs vrais noms, les mers lunaires sont constituées de
grandes étendues monotones limitées par des formations montagneuses. Quand
on observe la lune à la lunette ou au télescope, elle semble être un disque ou un
croissant blanchâtre parsemé de cratères, de chaînes de montagnes et de
crevasses.
RELIEF LUNAIRE
Les roches observées sur la Lune sont de trois types: les régolithes ou
poussières, les roches cristallines et les brèches. Le nom régolithe a été donné,
par analogie au reg saharien, à une roche lunaire meuble, une sorte de sable
à grains fins qui recouvre le dessus des mers.
La majorité des roches cristallines qui ont été recueillies sur la Lune
s'apparentent aux basaltes terrestres, qui sont d'origine volcanique et résultent de
la solidification d'un magma liquide. Elles sont composées habituellement de
grains fins qui appartiennent à trois types de minéraux : (les pyroxènes, les
feldspaths et les ilménites). On y a même décelé des inclusions gazeuses.
Les brèches sont des roches composites, provenant de régolithes et des débris
de roches cristallines qui ont été formées, croit-on, lors d'impacts et
d'explosions météoritiques.
DISTANCE DE LA LUNE À LA TERRE
Grâce à la trigonométrie, on a pu déterminer que notre satellite naturel tourne
autour de la Terre sur une orbite dont le point le plus loin, appelé apogée, est
situé à environ 400000 Km (220,000 milles). On précise que la distance
moyenne est de 384 400 Km (238 908 milles); en d'autres mots, 30 fois le
diamètre terrestre, avec un apogée de 406 700 Km (221 500 milles).
Grâce au laser, la distance Terre-Lune peut être connue avec une marge d'erreur
qui ne dépasse pas quelques mètres. La Lune tourne autour de la Terre à raison
d'un tour en 27,3 jours et, dans le même temps, elle fait une rotation sur elle
même (24 heures). Toutefois la Lune montre toujours le même hémisphère à la
Terre, c'est pour cela qu'on appelle l'autre hémisphère la face cachée de la Lune.
Par contre, le mouvement orbital de la Lune subit soit une accélération, soit un
ralentissement tandis que le déplacement de la Terre sur sa propre orbite est
presque régulier. Il y a donc un mouvement d'avancement et de recul par
rapport à l'autre. Ce phénomène, appelé libration, avait été étudié par
Galilée. Cette oscillation permet d'observer environ 59 pour 100 de la surface
lunaire totale. Les phases de la Lune sont parmi les phénomènes célestes qui ont
le plus intrigué les hommes. Depuis l'antiquité, les hommes se sont étonnés de
voir le croissant lunaire croître, décroître et disparaître à intervalles réguliers.
C'est pour cette raison que les calendriers dont les mois comportent trente jours
sont basés sur le cycle lunaire. Ni la Lune, ni la Terre n'émettent de lumière par
elles-mêmes; toutes deux paraissent brillantes lorsqu'elles sont éclairées par le
soleil.
PHASES DE LA LUNE
Quand la Lune nous montre sa face obscure, ce qui se produit lorsqu'elle
passe entre la Terre et le Soleil, elle est presque invisible dans le ciel; c'est la
nouvelle lune ou conjonction. Par contre, quand elle se trouve à l'opposé du
Soleil par rapport à la Terre et qu'elle tourne vers la Terre la totalité de sa partie
éclairée, on appelle ce phénomène pleine lune ou opposition. Deux phases de
nouvelle lune sont séparées par environ 29,5 jours, appelé mois synodique,
durant lequel on peut voir le changement d'aspect du croissant brillant tandis que
la Lune continue son déplacement autour de la Terre. Quand le Soleil éclaire la
Lune par le côté, notre satellite se présente comme un demi-disque; on dit alors
que la Lune est dichtone ou qu'elle est en quadrature, c'est-à-dire que la
distance de son angle par rapport au soleil est de 90 degrés.
LE SOL LUNAIRE
La Lune vibre chaque fois qu'elle passe au point le plus rapproché et au point
le plus éloigné de la Terre. On en déduit que la croûte solide de l'astre serait le
siège de déformations élastiques périodiques, ce qui est comparable au
phénomène des marées réglées des océans terrestres. La composition
interne de la Lune se compare un peu à celle de la Terre. La croûte lunaire,
d'une épaisseur d'environ 60 km (37 milles), contiendrait une grande
concentration d'aluminium et de calcium. Ensuite, viendrait une couche de
roches plus denses. La composition de la partie centrale est encore inconnue
jusqu'à présent. Plusieurs hypothèses tentent d'expliquer la formation de la Lune. L'une d'elle prétend que la Lune aurait été une planète indépendante
capturée par le champ gravitationnel terrestre à la suite d'une perturbation de son
mouvement orbital autour du Soleil. Une autre veut qu'un fragment d'une
superplanète, qui était encore une masse en fusion, se serait séparée en trois
astres (Lune, Mars, Terre). Il serait également probable qu'une masse de matière
du même type que la Terre, à son origine, se soit formée dans la même région du
système solaire et ait toujours été liée par gravitation à notre planète. On peut
penser aussi que la Lune aurait été faite de matériaux lourds entourés d'une
atmosphère d'éléments légers, l'ensemble s'étant fait par condensation. La
radioactivité se serait élevée augmentant ainsi la température de l'astre; son
atmosphère se serait alors dissipée, ne pouvant être retenue par le faible champ
gravitationnel lunaire. De ce fait, la surface lunaire se serait refroidie très vite et
elle aurait été soumise à un bombardement de particules solaires et cosmiques et
de météorites de toutes tailles. La radioactivité au coeur de l'astre aurait chauffé
les sous-couches magnétiques provoquant des phénomènes volcaniques au cours
desquels les basaltes (roches éruptives) seraient arrivés à la surface, au travers de
la couche externe. La superposition de couches successives aurait été en partie
favorisée par les impacts de météorites massives qui ont pu fissurer et enfoncer
de vastes zones de la surface lunaire.
L'ATMOSPHÈRE
Comme diverses observations de la nature le prouvent, à l'aide d'appareils
grossissants, on peut voir que les rayons du Soleil frappent obliquement le sol de la Lune,
que les ombres des reliefs sont très sombres et précisément découpés sans
aucune frange de pénombre. Les astronomes en ont déduit que la Lune était
dépourvue d'atmosphère. Nous pouvons croire que c'est vrai car, lorsqu'une
étoile est cachée par le bord du disque lunaire, elle disparaît soudainement et
complètement sans même changer de couleur ou bien diminuer d'éclat comme
ce serait le cas si elle se situait dans une atmosphère gazeuse. Il y a aussi les
détails du sol lunaire qui nous démontrent que sa propriété sur le bord est la
même qu'au centre du disque. De plus, l'analyse spectrographique de la lumière
est la même que celle du soleil; c'est pour cela qu'aucun gaz inconnu ne change
son spectre lumineux. Les plus récentes mesures confirment que la densité de
l'atmosphère de la Lune vaut un milliardième de l'atmosphère terrestre.
LA TEMPÉRATURE DE LA SURFACE LUNAIRE
Grâce à l'analyse de la lumière diffusée par la Lune, nous pouvons déterminer
la température du sol lunaire. Bien sûr, si la Lune est un astre qui n'émet pas de
rayonnement dans la région visible des longueurs d'ondes, par contre elle
rayonne dans le domaine des longueurs d'ondes infrarouges. On peut
alors isoler ce rayonnement grâce à des filtres et par la suite l'étudier à
l'aide d'un thermocouple. On a ainsi montré que la température du sol lunaire
subit des variations très grandes. Elle s'élève jusqu'à +110 degrés Celsius
lorsque le Soleil est au Zénith de la Lune et elle s'abaisse jusqu'à -150 degrés
Celsius dans les régions non-éclairées. C'est l'absence d'atmosphère et d'eau
et la longueur du jour et de la nuit lunaire, qui durent 14 jours terrestres, qui
expliquent ces écarts importants de température.
CONCLUSION
Nous avons pu constater que notre seul et unique satellite naturel, la Lune, possède
mille et une caractéristiques dont nous connaissons l'existence. Nous croyons
qu'elle en possède plusieurs autres dont nous n'avons pas encore découvert
l'existence.
BIBLIOGRAPHIE
Le roman de la lune
http://www.fourmilab.ch/etexts/www/talune/talune_chap5.html
Recherche : Mélanie Boutin et Virginie Drogue, Centre Le Goéland, Sherbrooke, QC
Page mise à jour : mercredi 1 octobre 1997
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