Dis, pourquoi la Lune change tout le temps de forme ?

Avant de commencer, sais-tu exactement ce qu'est la Lune ? Si tu observes le ciel la nuit, tu as sûrement remarqué qu'elle brille mais qu'elle est aussi beaucoup plus grosse que les étoiles.

Hé oui, même si elle brille, ce n’est pas une étoile ! La Lune est un satellite naturel qui orbite autour de la Terre, c’est-à-dire qu’elle tourne autour d’elle sans s’arrêter. Contrairement aux étoiles, la Lune ne crée pas de lumière. Si elle est brillante, c’est seulement parce qu’elle reflète la lumière du Soleil (qui lui est une étoile !).

Au-delà de sa taille, la Lune cache bien d'autres secrets et possède des caractéristiques uniques. Voici sa carte d'identité en chiffres :

Ces chiffres sont impressionants, mais ils n'expliquent pas pourquoi on voit aussi bien la Lune depuis la Terre...

Pour le comprendre, il faut s'intéresser à la distance qui les sépare. En effet, la Lune est proche de la Terre : entre 356 000 km et 406 000 km, en fonction de ses mouvements. Ça te paraît peut-être beaucoup, mais ce n’est pas très loin par rapport à la taille de l’univers. C’est plus proche que la plupart des étoiles !

Si tu veux approfondir tes connaissances sur la Lune tout en t'amusant, tu peux découvrir notre activité dédiée : La Lune, le seul satellite sur lequel on a marché. Elle fait partie des 36 capsules numériques liées au jeu VS Explore sur le thème des planètes et des lunes.

L’histoire de la Lune est très liée à celle de la Terre. Il y a environ 4,5 milliards d’années, la planète Terre, qui ne ressemblait pas du tout à ce qu’elle est aujourd’hui, aurait percuté une planète plus petite, Théia.

Avec le choc, des fragments des deux planètes auraient été projetés dans l’espace. Mis en orbite autour de la Terre, ces fragments se seraient agglomérés au cours du temps, donnant naissance à la Lune.

Cependant, cette théorie a récemment été mise en doute par l’équipe de chercheurs en planétologie de l'ETH Zürich en Suisse, menée par le planétologue Paolo Sossi.

Leurs travaux, publiés en juillet 2022, suggèrent que la Terre et la Lune se sont formées avec le même matériau, sans qu’il y ait eu de collision avec une autre planète. C’est l’étude de la composition des sols de la Terre et la Lune, très similaires, qui les a menés à cette conclusion.

Ça peut paraître étonnant mais, depuis la Terre, nous ne voyons qu'une seule et même face de la Lune !

Ce phénomène s'appelle la rotation synchrone. Il est dû à une coïncidence étonnante : la Lune tourne autour de la Terre exactement en même temps qu'elle tourne sur elle-même.

Dans le cas de la Lune, les deux durées de rotation sont bien identiques : la Lune met exactement 27 jours, 7 heures et 41 minutes pour faire un tour sur elle-même et un tour autour de la Terre.

Puisque sa rotation et sa révolution sont parfaitement synchronisées, la Lune nous montre toujours la même face, qu'on appelle communément la "face visible".

Quant à la face que nous ne voyons jamais, elle est appelée la "face cachée".

Mais alors, si l’on voit toujours la même face de la Lune, pourquoi n’a-t-elle jamais la même forme d’un jour à l’autre ?

Tu as déjà remarqué que, jour après jour, la lune semble changer de forme. Cela s'explique par deux phénomènes : d'une part les déplacements de la Lune dans l'espace et d'autre part le Soleil qui éclaire la Lune.

C'est la combinaison de ces deux phénomènes qui produit les différentes formes de la Lune que nous observons !

Le Soleil agit comme un projecteur géant qui éclaire la Lune en permanence. Il en éclaire toujours une moitié : la moitié qui fait face au Soleil ; appelons-la la face éclairée de la Lune.

Mais, puisque la Lune se déplace, cette face éclairée ne correspond pas en permanence à la moitié qui nous fait face sur Terre (la fameuse face visible).

Et c'est donc là que réside le secret des phases de la Lune ! Elle tourne autour de la Terre, et pendant sa révolution, notre angle de vue sur sa face éclairée change constamment.

En général, on répertorie les différents angles de vue en huit phases principales qui forment le cycle de la Lune, allant de la nouvelle lune à la pleine lune :

Les différentes formes que nous voyons, du fin croissant au disque complet, correspondent simplement à la portion illuminée par le Soleil qu'il nous est possible de voir depuis notre position sur Terre.

Quand la Lune est pleine, c'est que la face visible est exactement identique à la face éclairée. Et quand elle est nouvelle, c'est qu'elles sont à l'exact opposé !

Ce cycle complet, d'une nouvelle lune à une autre nouvelle lune, a une durée très précise. On l'appelle le cycle lunaire et il correspond à notre mois lunaire.

Tu as remarqué ? Le cycle lunaire (~29 jours) ne correspond pas exactement à la période de révolution de la Lune autour de la Terre (~27 jours) qu'on a vue au chapitre précédent.

C'est parce que la Terre continue d'avancer sur son orbite autour du Soleil pendant que la Lune fait son tour, ce qui oblige la Lune à parcourir une petite distance supplémentaire pour retrouver son alignement initial avec la Terre et le Soleil.

Pour bien les distinguer, on parle de période synodique pour la durée du cycle lunaire, et de période sidérale pour la durée de révolution autour de la Terre.

Mais revenons aux différentes formes de la Lune et voyons chacune des phases en détail.

Si tu penses que la Lune est partie, c’est sûrement la période de la nouvelle lune. Pendant quelques jours, la Lune est alignée entre le Soleil et la Terre.

Ainsi placée devant le soleil, elle est entièrement éclairée du côté que nous ne pouvons pas voir. Elle est dans l'ombre d'elle même de notre côté de la Terre, ce qui explique que l’on ne la voie pas.

Ce qu’il faut bien retenir, c’est que la Lune est illuminée en permanence par le soleil : c’est seulement notre perception depuis la Terre qui peut nous faire penser qu’elle est "éteinte", ou qu’elle n’est plus là.

Comme toutes les phases de la Lune, la nouvelle lune revient cycliquement, et certains sages l'avaient déjà compris à l'Antiquité.

La forme qui est peut-être la plus connue de la Lune, c’est le croissant. La plupart du temps, c’est ainsi qu’elle est représentée dans les illustrations.

Lors de cette phase, la Lune commence à se déplacer autour de la Terre : elle n’est donc plus parfaitement alignée avec la Terre et le Soleil.

Celui-ci éclaire donc une partie de plus en plus grande de la Lune, au fur et à mesure que la Lune parcourt son premier quart de tour autour de la Terre. Cette phase dure quelques jours jusqu'au premier quartier.

Entre le premier quartier et la pleine lune, la Lune est gibbeuse croissante. Ce mot vient du latin "gibbus", qui signifie "bossu". Et pendant cette période, c’est vrai qu'on peut avoir l'impression que la Lune a une bosse !

Lors de cette phase, la Lune poursuit son tour autour de la Terre : lorsque la Lune est gibbeuse croissante, elle se rapproche de plus en plus de la pleine lune.

La Lune s’est maintenant éloignée au maximum du soleil, elle a fait la moitié de son tour autour de la Terre, soit 180°. La Terre se trouve donc entre la Lune et le Soleil.

Mais la Lune est assez haute pour être totalement baignée par la lumière du soleil, sans que la Terre ne lui fasse de l’ombre : c’est la pleine Lune.

On peut donc voir la face visible de la Lune entièrement éclairée prenant la forme d'un disque entier.

Finalement, la Lune poursuit sa course autour de la Terre et décroit, en passant par des phases similaires mais inverses à celles que l’on vient d’évoquer.

Elle est donc d'abord gibbeuse décroissante, puis prend la forme du dernier quartier avant de devenir un croissant décroissant.

Quand la Lune a terminé son tour, elle redevient une nouvelle lune et retrouve son alignement initial Soleil - Lune - Terre.

Maintenant que tu connais les différentes phases de la Lune, faisons un petit test rapide !

OK, avant de passer à la suite, voyons voir si tu as déjà entendu parler de ce type d'évènement très particulier concernant la Lune...

C'est un phénomène très rare mais la Lune nous réserve parfois d'autres surprises...

Tu connais maintenant les phases régulières de la Lune que tu peux observer tous les mois. Mais sais-tu qu'elle nous réserve parfois des phénomènes encore plus impressionnants bien que moins fréquents ?

Comme ils sont rares, on leur a donné des noms particuliers qui font rêver, comme la super lune ou encore la lune de sang.

Voyons donc à présent quand et comment ils se produisent précisément.

Le terme de super lune est devenu très populaire ces dernières années, notamment sur Internet et dans les médias, car il est accrocheur et plus facile à retenir que le terme scientifique de pleine lune au périgée.

Ce phénomène est relativement fréquent et se produit en moyenne 3 à 5 fois par an, au moment où les deux cycles de la lune se synchronise parfaitement :

• Le cycle de la pleine lune qui dure 29 jours (cycle lunaire)
• Le cycle de rotation pour atteindre le périgée (le point le plus proche) qui dure 27 jours

Puisque la durées des cycles ne sont pas identiques, ils se décalent constamment et ne peuvent se rencontrer que quelques fois dans l'année.

Mais, ces changements de taille ne sont rien comparés à ce qu'il se passe lorsque l'alignement de la Lune, du Soleil et de la Terre crée une ombre géante et provoque une lune de sang...

Contrairement à ce que son nom suggère, la Lune n'est pas en train de saigner ! Elle a en revanche une couleur bien marquée qui tend vers le rouge. Ce phénomène spectaculaire se produit lors d'une éclipse totale de Lune, en moyenne tous les 18 mois quelque part dans le monde.

C'est exactement le même principe scientifique qui rend le ciel rouge au coucher ou au lever du Soleil !

Si la lune de sang est un moment où la Lune est dans l'ombre de la Terre, notre satellite crée parfois l'ombre la plus célèbre qui soit : celle qui peut faire dispraître le Soleil et qui a alimenté de nombreux mythes religieux pendant des années !

C'est bien joli, tous ces phénomènes exceptionnels et ces changements de couleur, mais l'influence de la Lune ne se limite pas à ces rares spectacles ! Ses mouvements quotidiens et réguliers jouent un rôle essentiel et fondamental pour la stabilité de la Terre...

Sans la Lune, la vie sur Terre serait différente. En effet, la Lune influence notre environnement bien plus qu'on ne le croit ou qu'on ne le voit. Mais attention, il faut bien distinguer les réalités scientifiques des croyances diverses.

A ce jour, on sait que la Lune joue un rôle clé à la fois dans la stabilité de la Terre, mais aussi sur le phénomène des marées.

L'effet le plus visible de la Lune est celui qu'elle exerce sur l'eau des océans et des mers : les marées. Tu sais, c'est le phénomène de la mer qui monte jusqu’à la marée haute, et qui descend jusqu’à la marée basse. Cela s'explique simplement parce que la Lune produit une attraction sur l'eau de la Terre.

Mais pourquoi observe-t-on une marée haute toutes les 12 heures, alors que la Terre tourne sur elle-même en 24 heures ?

Le mystère de l'attraction opposée

C'est vrai qu'il peut sembler étrange que l'océan "gonfle" à la fois sur la face de la Terre la plus proche de la Lune, et sur la face la plus éloignée.

Mais c'est simplement parce que la gravité de la Lune affecte la Terre entière (eau liquide + terre solide). Son attraction est plus forte sur les corps les plus proches d'elle et plus faible sur les corps les plus éloignés.

Cette différence d'attraction crée deux renflements simultanés :

1. Côté proche de la Lune : La Lune attire l'eau plus fortement que la Terre solide sous l'océan. L'eau est tirée vers la Lune, créant le premier renflement.

2. Côté éloigné de la Lune : La Lune attire la Terre solide (notre planète) plus fortement que l'eau située de l'autre côté. En conséquence, la Terre est tirée loin de cette eau. L'eau de l'océan, moins attirée, est en quelque sorte "laissée en arrière" par inertie, formant le second renflement.

C'est cette double déformation qui provoque deux marées hautes sur la Terre chaque jour !

Conséquences des marées

Comme la Terre tourne, c'est à chaque fois une partie différente de ces renflements qui passe devant nos côtes. À un endroit donné de la Terre, cette double déformation provoque une marée haute toutes les 12 heures et 25 minutes. La marée basse se produit lorsqu'on se trouve entre ces renflements.

Plus la Lune est proche de la Terre, plus la marée est importante.

Le Soleil a également une influence sur les marées. Lorsque le Soleil, la Lune et la Terre sont alignés (pleine et nouvelle Lune), leurs attractions s'additionnent, créant les grandes marées.

Le rôle le plus essentiel et souvent le moins connu de la Lune concerne la stabilité climatique de la Terre. Grâce à sa masse importante, la Lune exerce une force gravitationnelle qui agit sur le renflement équatorial de la Terre.

• Cette interaction est cruciale car elle maintient l'axe terrestre (entre 22° et 24°) depuis des millions d'années.
• Sans cette influence lunaire, l'axe de la Terre pourrait basculer de manière chaotique sur de larges amplitudes, à l'image de Mars.
• De tels bouleversements entraîneraient des changements climatiques extrêmes et rapides, menaçant la vie sur notre planète.

Même si ce n'est plus le cas aujourd'hui, la Lune a longtemps servi de repère temporel pour l'humanité. Elle a donné lieu à des mythes, des croyances populaires ou des théories, mais non prouvées scientifiquement !

Enfin, l’astrologie s’intéresse beaucoup au phénomène de pleine et de nouvelle lune. La pleine lune serait synonyme d’accomplissement, mais aussi d’une sensibilité accrue. Toutefois, aucune étude scientifique n’a confirmé de tels effets de la Lune sur notre comportement.

Bien que cette question reste encore partiellement sans réponse pour les scientifiques, nous avons déjà quelques certitudes.

Pas d'habitants humains

Une chose est sûre, c’est qu’il n’y a pas d’humains vivant en permanence sur la Lune. Pour l’instant, seules douze personnes ont foulé le sol de la Lune, et elles en sont toutes reparties.

Tu connais peut-être le nom des deux premiers, ce sont les Américains Neil Armstrong et Buzz Aldrin, en 1969. Après eux, les Etats-Unis ont envoyé d’autres astronautes sur la Lune jusqu’en 1972, avant d’arrêter brusquement.

Malgré tout, il y aurait peut-être d'autres types d'êtres vivants !

La présence possible de micro-organismes

Il est possible qu'il y ait de la vie sur la Lune sous forme de bactéries ou de micro-organismes, même si l'environnement y est très hostile (froid, vide, radiations).

Plusieurs êtres-vivants ont déjà été envoyés dans l'espace pour tester leur résistance. C'est le cas d'un animal microscopique célèbre pour sa robustesse qui a été transporté par une sonde...

L'animal en question, surnommé ourson d’eau, était en effet à bord de la sonde spatiale Beresheet d'Israël qui s'est écrasée sur la Lune en 2019.

Ces animaux microscopiques (moins de 1 mm) sont extrêmement résistants et peuvent survivre à des pressions très fortes. Ils ont déjà survécu à cinq extinctions de masse !

Malgré tout, il n'est pas possible de confirmer si les tardigrades ont survécu à l'écrasement de la sonde et y vivent encore, mais c'est une possibilité.

Les futures missions et la recherche d'eau

Cela tombe bien : des astronautes iront peut-être bientôt à nouveau sur la Lune ! C’est en tout cas l’ambition des agences spatiales américaine et européenne.

Dès le début de l’année 2026, quatre astronautes (un Canadien et trois Américains) devraient embarquer pour la mission Artémis 2, qui consiste à faire le tour de la Lune, et revenir sur Terre sans se poser sur la Lune.

Pour voir des astronautes fouler la Lune, il faudra attendre le lancement de la mission Artémis 3, sûrement mi-2027. Les astronautes, qui sont aussi des scientifiques, étudieront la Lune pour déterminer s’il y a de l’eau sur le satellite. Et comme il faut de l’eau pour qu’il y ait de la vie, peut-être que l’on en saura plus sur les formes de vie sur la Lune...

Comme tu l'as compris, notre univers et même notre propre planète regorgent de phénomènes fascinants à étudier ! Si la quête de la vie sur la Lune ou l'exploration du cosmos te passionnent, voici deux façons concrètes et ludiques de continuer ton aventure scientifique avec Atorika.

Le blob est un organisme unicellulaire mystérieux qui semble tout droit sorti d'un film de science-fiction ! Il n'est ni animal, ni végétal, ni champignon.

En dormant, le blob peut survivre des années. Mais une fois réveillé, il est capable de se déplacer, d'apprendre et de se souvenir de chemins. C'est un être vivant si fascinant que l'astronaute Thomas Pesquet l'avait même emporté dans l'espace pour l'étudier à bord de la station spatiale internationale.

Avec le kit Le réveil et le défi du blob, tu peux toi aussi l'observer grandir, le nourrir et même lui donner des défis pour comprendre comment fonctionne ce champion de la survie en milieu hostile !

Maintenant que tu as compris certains secrets de la Lune, tu vas sûrement vouloir tester tes connaissances, et même découvrir d'autres astres fascinants de l'univers.

Le jeu de cartes VS Explore : Planètes et Lunes est fait pour ça ! C'est un jeu scientifique amusant pour découvrir les caractéristiques incroyables de notre système solaire et explorer des objets célestes par delà la ceinture de Kuiper.

Alors, prépare-toi à défier tes amis pour savoir qui a la plus grande planète, la plus chaude, ou le satellite le plus mystérieux !

Sources

Pour en savoir plus sur la Lune et son exploration, explore les ressources suivantes :

Phase de la Lune et Rotation synchrone sur Wikipédia

L'équipage d'Artemis II sur le site de la NASA