Cycles célestes

Message 1, par Elzen

§ Posté le 19/01/2015 à 1h 57m 22

L'espace et le temps sont liés. Les phénomènes cycliques que nous pouvons pouvons observer en levant les yeux au ciel, comme l'enchaînement des saisons ou des phases de la lune, sont en effet dus aux mouvements quasi-circulaires de la Terre autour du Soleil et de la Lune autour de la Terre. Jetons donc un coup d'œil à cette danse astrale.



La Lune, vous le savez est l'astre le plus proche de nous. Approximativement quatre cent fois plus proche que le Soleil, elle est également quatre cent fois plus petite, et la correspondance entre ces deux rapports donne un effet tout à fait intéressant sur lequel je reviendrai un peu plus loin. Mais avant cela, il nous faut observer quelque peu la façon dont cette lune tourne.

Parlons d'abord d'une autre correspondance curieuse de notre luminaire : sa vitesse de rotation (la vitesse à laquelle elle tourne sur elle-même) est quasi-identique à sa vitesse de révolution (la vitesse à laquelle elle nous tourne autour). Ce qui fait que nous ne lui connaissons, à quelques poussières près(1), qu'une seule face : quelle que soit la façon dont on peut l'observer depuis notre plancher des vaches, nous ne pouvons pas voir l'autre partie de sa surface(2).


Pour autant, nous ne manquons pas d'observer une lune qui change d'aspect en fonction du temps : c'est parce que la lune est ce que nous appelons une « source secondaire » de lumière(3), ne brillant pas par elle-même, mais nous renvoyant une grande partie de la lumière qu'elle reçoit.

Étant donné que c'est le Soleil qui est à l'origine de cette lumière, la Lune peut donc être considérée comme une sorte de panneau indicateur, nous désignant la direction dans laquelle se trouve ce dernier : elle aurait du mal à être éclairée par la droite si le Soleil se trouvait à gauche, n'est-ce pas ?

Et pourtant, cela ne saute pas forcément aux yeux. Observez attentivement cette image, que nous avons tou⋅te⋅s déjà dû voir un certain nombre de fois :

Enseigne d'une boulangerie

Elle veut montrer un boulanger se levant tôt pour préparer son pain. Et pourtant, en toute logique, si l'on suit la direction indiquée par ce croissant de Lune… le Soleil devrait être déjà haut dans le ciel pour que l'on puisse observer une Lune ayant cet aspect.

Son nom d'« astre des nuits » est d'ailleurs en grande partie usurpé : notre Lune passe assez fréquemment dans le ciel en plein jour, même si ce n'est pas le moment où on la voit le plus.


Tenez, souffrez un petit schéma fait rapidement à main levée :

Phases de la Lune

Nous voyons ici quatre positions différentes de la Lune par rapport à la Terre et au Soleil :

Bien sûr, il n'y a pas que ces quatre positions : la Lune se décale un peu chaque jour, nous montrant d'abord (après la Nouvelle Lune) un petit croissant, qui grossit de plus en plus, devenant un quartier, puis grossissant encore, devenant « gibbeuse », avant de finir par être pleine. Ensuite, elle commence à “dégonfler” par l'autre côté, redevenant gibbeuse, puis quartier, puis croissant, jusqu'à la Nouvelle Lune suivante.

Correspondance heureuse : tracer un trait vers le bas sur le premier quartier, celui qui suit la Nouvelle Lune, semble former notre lettre « p » ; tandis que tracer un trait vers le haut sur le dernier quartier, celui qui suit la Pleine Lune, semble former notre lettre « d ». Il y a donc toujours moyen de s'y retrouver 😊


Mais… peut-être vous demandez-vous comment le Soleil peut, en phase de Pleine Lune, éclairer celle-ci, alors que la Terre se trouve entre les deux, et qu'étant plus grosse, elle devrait masquer sa lumière ?

Si tel est le cas, c'est qu'il vous manque une dimension. Soleil, Terre et Lune n'évoluent pas sur le même plan : l'orbite de la Lune autour de la Terre est légèrement inclinée par rapport à celle de la Terre autour du Soleil, et elle passe donc, la plupart du temps, soit au dessus, soit au dessous.

Quand les plans coïncident se produit cet effet intéressant évoqué au début… mais encore un peu de patience. Avant d'en parler, jetons également un coup d'œil au Soleil(5).



Dans ce cas, c'est donc, savons-nous depuis Copernic, Bruno et Galilée, la Terre qui se déplace et non l'étoile. Ce mouvement est une ellipse, c'est-à-dire pas tout à fait un cercle. Mais ça en est vraiment très proche, alors nous ferons ici comme si c'était le cas.

En effet, la différence de distance entre les points opposés de notre orbite est négligeable devant le diamètre de la Terre. Pour autant, nous observons bien une variation tout à fait perceptible de la lumière que nous recevons du Soleil en fonction de notre position sur l'orbite (ou du moment de l'année, qui en dépend).


Cela vient du fait que l'axe de rotation de notre planète n'est pas perpendiculaire à son plan de révolution(6). Un autre petit schéma ? Voici(7) :

Saisons

Comme le précédent, ce schéma n'est évidemment pas du tout à l'échelle.

Le trait au milieu de la Terre représentant l'équateur, il faut imaginer que la Terre tourne sur elle-même comme si elle “roulait” sur cette ligne. Ce qui nous donne donc, là encore, plusieurs cas :

Lorsque la journée et la nuit durent exactement le même temps, nous parlons d'équinoxe, terme dont l'étymologie est assez évidente. Il s'agit d'un point précis, à la fois dans l'espace et dans le temps, qui se produit deux fois dans le cycle orbital annuel.

À l'inverse, lorsque, d'un des deux côtés, la journée est à sa durée maximale, et de l'autre, à sa durée minimale, nous parlons de solstice. Là encore, c'est un point précis sur l'orbite de la Terre, correspondant à un instant bien précis de l'année.


À ce sujet : peut-être vous demandez-vous pourquoi la date de Noël, ou plutôt des anciennes fêtes pour faire oubliez lesquelles Noël fut déplacée en décembre (j'en parlais rapidement ici), tombe le 25, alors que le solstice d'hiver (celui de l'hémisphère nord, du moins) a lieu à une date qui varie d'une année sur l'autre, mais se situe toujours entre le 20 et le 23 ?

Simplement parce que ce que fêtaient nos ancêtres, ce n'était pas le solstice d'hiver. Le 25 décembre correspond approximativement au moment où l'on commence à pouvoir noter, à l'œil nu, que la durée des journées recommence à augmenter. Cette fête était donc celle du « Soleil invaincu », puisqu'il recommençait à gagner contre la nuit.


Mais revenons à nous moutons, ou plutôt à nos corps célestes.

Les plans de rotation de la Lune et de la Terre sont inclinés l'un par rapport à l'autre(9) ; mais il arrive néanmoins, au gré de ces mouvements cycliques, que les trois astres se retrouvent à peu près sur la même hauteur.

Dans ce cas, Terre et Lune peuvent se faire de l'ombre, au sens propre, en se masquant mutuellement le Soleil : on nomme cela des éclipses.


Si j'en crois mes vieux bouquins sur l'épopée d'Alexandre, le mécanisme des éclipses était déjà connu par les Égyptiens antiques(10) : l'un des deux corps, recevant une partie de la lumière du Soleil, « fait écran », et projette donc une ombre dans la direction opposée. Si l'autre corps y passe, il se retrouve donc privé de la lumière du Soleil, ce qui, quoique sombre, est assez spectaculaire.

La Terre est bien plus grosse que la Lune : les éclipses de Lune sont donc les plus courantes, la Lune ayant plus de facilités à rentrer dans la zone d'ombre. Évidemment, lorsque cela arrive, nous sommes en période de Pleine Lune, même si l'ombre de la Terre nous prive, pendant une bonne partie du phénomène, d'une partie du disque lunaire complet.

Lorsque la Lune est totalement occultée… elle devient rouge. Cet effet optique est dû au fait que la Terre possède une atmosphère : la réfraction (tiens, je ferai peut-être un article là-dessus un de ces jours. Réclamez 😉 ) due à l'atmosphère dévie une partie des rayons lumineux et les amène tout de même vers la Lune ; mais seuls les rouges sont déviés dans la bonne direction.


De temps en temps, cependant, il arrive que la Lune soit suffisamment bien placée pour que l'ombre qu'elle projette atteigne une partie habitée de la Terre. Cela se produit, évidemment, en phase de Nouvelle Lune(11).

Dans les zones dites de « pénombre », on ne verra qu'une éclipse partielle : la Lune passe devant Soleil, mais sans le cacher entièrement, et la luminosité ne fait que baisser légèrement.

Mais ceux qui sont bien dans l'axe peuvent voir la Lune se placer entièrement devant le Soleil. Et c'est ici que la correspondance des rapports joue tout son rôle : la Lune étant autant plus petite qu'elle n'est plus près, Soleil et Lune nous semblent occuper autant de place dans le ciel.

En cas d'éclipse totale de Soleil, la Lune vient alors masquer très précisément le Soleil(12), nous permettant d'observer les magnifiques effets de couronne autour du Soleil que l'astre du jour, trop lumineux, nous cache en temps normal.


Couronne solaire

(Photo issue de Wikipédia)

De tels phénomènes sont malheureusement très rares, à moins d'avoir les moyens de se déplacer à l'autre bout de la Terre pour en profiter lorsqu'ils surviennent. Mais, comme de nombreux autres phénomènes astronomiques, ils ont le mérite d'être suffisamment magnifiques pour que les photos suffisent à faire rêver…


Mais n'oublions pas non plus que Soleil et Lune ont d'autres effets plus fréquemment observables, comme notamment la marée. Notre bonne vieille Terre peut tout de même être un coin sacrément agréable à vivre, non ?

Si ces explications ne vous ont pas semblé claires, je vous invite à visionner l'excellent documentaire télévisuel Tous sur orbite, ayant des moyens d'explication un peu plus visuels que ce que j'ai pu me permettre ici (on trouve les quatre parties complètes sur YouTube à l'instant où j'écris ceci, même si j'aurais préféré vous les proposer par un autre moyen – notez qu'on y trouve aussi ce morceau qui pourrait servir de fond sonore à l'article.)


Message 2, par grim7reaper

§ Posté le 21/01/2015 à 10h 50m 41

Citation (Elzen)

La Lune, vous le savez est l'astre le plus proche de nous. Approximativement quatre cent fois plus proche que le Soleil, elle est également quatre cent fois plus petite

Son diamètre est 400 fois plus petit, si tu prends la surface ou le volume pour comparer la taille alors le rapport est bien plus grand (~162 000 fois plus petite en surface et ~65 000 000 pour le volume).


Citation (Elzen)

notre Lune passez assez fréquemment dans le ciel en plein jour

« passe assez fréquemment » je suppose.


Citation (Elzen)

Correspondance heureuse : tracer un trait vers le bas sur le premier quartier, celui qui suit la Nouvelle Lune, semble former notre lettre « p » ; tandis que tracer un trait vers le haut sur le dernier quartier, celui qui suit la Pleine Lune, semble former notre lettre « d ». Il y a donc toujours moyen de s'y retrouver.

Pas mal ce moyen mnémotechnique.


Citation (Elzen)

la durée de la journée(8), elle aussi, dépend des positions célestes.

Fait « amusant » : les gros séismes (entre autres phénomènes) peuvent aussi influer sur la durée de la journée (de manière imperceptible bien sûr).

Une source parmi d’autres.


Citation (Elzen)

la réfraction (tiens, je ferai peut-être un article là-dessus un de ces jours. Réclamez 😉 )

Je veux !

Voilà, j’ai réclamé :)

Message 3, par Elzen

§ Posté le 21/01/2015 à 11h 05m 07

Ouaip, évidemment, pour les rapports, histoires de π, de ², de ³, tout ça ^^

Mais tu fais effectivement bien de préciser 😊


Je corrige pour la faute de frappe, et je planche sur l'article sur la réfraction (qui sera peut-être un double article, en fait, mais ça va me demander de re-consulter quelques sources pour les deux aspects, donc je ne garantis pas que ça arrive de suite)

Message 4, par parametre

§ Posté le 23/01/2015 à 11h 25m 51

Lorsque le croissant de lune présente la forme C, c'est qu'elle décroît.

Lorsque le croissant de lune présente la forme D, c'est qu'elle croît.

C'est pour cela qu'on nomme la lune "la menteuse".

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