Les phases de la Lune

La distance moyenne de la Terre à la Lune est de 384 600 km (239 000 miles). L'orbite de la Lune a une faible excentricité et le plan de l'orbite est incliné de 5,1° par rapport au plan équatorial de la Terre (pour des données plus complètes sur la Lune (en anglais seulement), voir le tutoriel "Figures About the Moon")

Les phases de la Lune en théorie

Les phases de la Lune sont dues essentiellement au fait que la révolution de la Lune sur son orbite équivaut à la rotation de la Lune sur elle-même. La Lune orbite autour de la Terre en 27,3 jours et elle tourne sur elle-même en 27,3 jours aussi. Cette équivalence s'est construite au cours du temps, depuis la création de la Terre et de la Lune, du fait des interactions gravitationnelles entre les deux corps. La conséquence en est qu'un point donné de la surface lunaire a fait une rotation lorsque la Lune a fait une révolution autour de la Terre (voir 1 sur le schéma). Par ailleurs, cela a comme conséquence qu'un point situé sur la face opposée de la Lune demeure toujours invisible depuis la Terre: la Lune a une face visible et une face cachée. La face cachée demeura inconnue jusqu'à l'époque spatiale

27,3 jours, c'est la durée de la révolution de la Lune sur son orbite telle que vue par rapport au fond des étoiles. C'est la "révolution sidérale". Cependant, la durée d'un cycle lunaire complet (pour que la Lune aille d'une phase à la même phase) est de 29,5 jours, du fait que les phases se déterminent par rapport à une ligne Soleil-Terre. C'est le "mois synodique"

Les phases de la Lune sont dues au fait que, sur son orbite, notre satellite est éclairé de différentes façons:

- lorsque la Lune se trouve entre le Soleil et la Terre, c'est la nouvelle lune ("NL"). La lumière du Soleil n'illumine que la face cachée de la Lune. La Lune, depuis la Terre, est invisible
- lorsque la Lune, se déplace sur orbite (dans le sens contraire des aiguilles d'une montre) et qu'elle commence d'être à un angle avec le Soleil (on parle d'"élongation"), on voit apparaître le premier croissant de Lune
- le premier croissant croît, pendant une semaine, jusqu'à devenir le premier quartier ("PQ")
- le premier quartier, strictement, a lieu lorsque la Lune atteint son élongation orientale. La lumière du Soleil frappe la Lune de côté. Depuis la Terre, on ne voit qu'une moitié de la face visible

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- continuant sur l'orbite, au-delà du premier quartier, la Lune reçoit de plus en plus de lumière du Soleil. On parle parfois de "Lune gibbeuse croissante"
- la Lune parvient alors à l'axe Soleil-Terre. Elle se trouve de l'autre côté de la Terre par rapport au Soleil. C'est la pleine Lune ("PL"). Vue de la Terre, toute la face visible de la Lune est éclairée
- la pleine Lune, ensuite, pendant une semaine, décroît jusqu'au dernier quartier ("DQ"). On parle parfois de "Lune gibbeuse décroissante"
- le dernier quartier a, stricto sensu, lieu lorsque la Lune atteint son élongation occidentale. Le Soleil éclaire de nouveau la Lune latéralement et on ne voit, de nouveau, qu'une moitié de la face visible
- puis, pendant encore une semaine, la Lune se dirige vers la nouvelle Lune ("NL"), passant par le stade de dernier croissant
- enfin, c'est la nouvelle Lune de nouveau. Le cycle lunaire est terminé

Les phases de la Lune en pratique

Juste après la nouvelle Lune (données valables pour l'hémisphère nord), on voit, à l'Ouest, apparaître le premier fin croissant de Lune. Jour après jour, le croissant s'éloigne de l'horizon, en même temps qu'il croît en taille. Au premier quartier, au coucher du Soleil, la Lune est vue plein Sud. Le quartier de Lune croît et, chaque jour, il est plus à l'Est. A la pleine Lune, la Lune se lève à l'Est juste quand le Soleil se couche à l'Ouest! Ce jour-là, la Lune se couche à son tour à l'Ouest, 12 heures plus tard, lorsque le Soleil se lève. La Lune, après la pleine Lune, décroît en taille, et, chaque jour, elle se lève plus tard que le jour précédent. Elle atteint alors le dernier quartier. La Lune, au dernier quartier, se lève à minuit -et elle se couche vers midi. Le dernier croissant termine le cycle lunaire. Le dernier croissant se lève, à l'Est, de moins en moins tôt avant le Soleil...
Le déroulement des phases, pour un observateur à l'équateur ou sous les tropiques, est à peu près le même, sinon que la Lune, à ces latitudes, est sur son côté et, d'une façon générale, son parcours la mène haut dans le ciel (l'écliptique -ce chemin apparent des planètes et de la Lune sur le fond des étoiles- aux tropiques et à l'équateur, en effet, est toujours à un angle très important avec l'horizon)
Pour ce qui est de l'hémisphère sud, la séquence des phases est la même. Mais, de l'autre côté de la Terre, la Lune est tout simplement vue à l'envers de comment elle l'est dans l'hémisphère nord (le pôle sud de la Lune est en haut et le pôle nord en bas, tout simplement) -donc les phases sont vues "à l'envers"- et comme l'écliptique, au Sud, se voit sur l'horizon nord, les phases se déroulent en commençant à l'Ouest, passent au nord-ouest, puis au Nord, etc alors que, comme nous l'avons vu, dans l'hémisphère nord, on commence de voir la Lune à l'Ouest, puis au sud-ouest, au Sud, etc

La Lune, chaque jour, aux latitudes moyennes nord, se lève 50 minutes plus tard que le jour précédent. L'intervalle varie en fait entre 70 et 30 minutes au long de l'année, du fait du changement d'inclinaison de l'écliptique par rapport à l'horizon. L'écart maximal entre deux levers de Lune est atteint en janvier et l'écart minimal en septembre. La Lune se comporte exactement à l'opposé dans l'hémisphère sud. Enfin, d'une façon générale, la Lune, chaque nuit, se déplace de 12,5° par rapport au fond des étoiles

Un moyen mnémotechnique utile pour reconnaître, dans l'hémisphère nord, quelle est la phase de la Lune est le suivant: on joint les deux cornes du croissant -ou du quartier- de la Lune par une ligne imaginaire et l'on considère la lettre de l'alphabet que l'on obtient. Si le croissant, avec la ligne imaginaire, semble former un "p", la Lune est dans la phase du premier croissant ou du premier quartier ("premier" commence par un "p"). S'il forme un "d", la Lune est dans la phase du dernier quartier ou du dernier croissant ("dernier" commence par un "d"). La méthode peut également s'utiliser pour la Lune au-delà du premier quartier ou en-deçà du dernier: il suffit de faire abstraction de la partie éclairée qui se trouve au-delà de la ligne médiane, nord-sud. La ligne qui joint les pôles, par exemple, pour la Lune qui évolue vers la pleine Lune, continue de former un "p" avec le bord le plus éclairé de la Lune

La lumière cendrée

Lorsque la Lune, en premier croissant, est vue sur l'horizon ouest, on peut parfois noter que la partie sombre du disque lunaire est légèrement éclairée -ce qui, d'ailleurs, est un joli spectacle. C'est ce que l'on appelle la "lumière cendrée". La partie de la Lune qui est encore dans la nuit est tout simplement éclairée par le clair de Terre! Pour un observateur situé là sur la Lune, ce serait la nuit et, dans le ciel, il verrait la Terre, peu après la "pleine Terre". La lumière cendrée se voit aussi au moment du dernier croissant, à l'Est. La Terre, vue de la Lune, a un diamètre apparent de 2° (c'est à dire quatre fois plus que la Lune vue de la Terre. L'albédo de la Terre est variable (l'"albédo" est la partie de la lumière solaire que renvoie la Terre; le terme s'applique aussi aux autres planètes). Aussi, on s'est aperçu que la lumière cendrée variait. Les études ont montré une variation de long terme sur une base annuelle: la lumière cendrée est plus lumineuse (d'approximativement 10%) en avril et en mai. La principale explication de cette variation réside tout simplement dans la couverture nuageuse de la Terre. Elle est à la fois le facteur principal de la réflectivité de la Terre et, de plus, elle varie au long des saisons. On a également observé que la lumière cendrée varie, pour un observateur attentif, sur une base horaire. Cela est dû à quelle partie de la Terre se voit depuis la Lune: l'Océan Pacifique, par exemple, bleu foncé, reflète moins de lumière qu'un continent. L'albédo moyen de la Terre est de 0,297, plus ou moins 0,005 et ses variations sont également utilisées par certains pour estimer les problèmes liés au réchauffement climatique