Question d'origine :
Pourquoi est ce que la Lune nous montre toujours la même face ? Certes elle effectue un tour sur elle même en même temps qu'elle effectue un tour autour de la Terre, mais j'aimerai savoir pourquoi, et pourquoi c'est aussi précis. S'il n'y avait qu'1/1000 de décalage, on aurait la chance de voir cette face légèrement varier. Par exemple la Terre tourne beaucoup plus vite autour de son axe que du soleil (environ 365 fois plus vite !), et je comprends pas pourquoi on est pile à 1 / 1 pour la Lune autour de la Terre.
D'avance merci !
Réponse du Guichet
gds_db
- Département : Equipe du Guichet du Savoir
Le 21/09/2005 à 10h52
Une première constatation qui, dès l'Antiquité, a attiré l'attention et permis de conclure que la Lune montre toujours la même face à la Terre est la permanence des contours que présentent les tâches sombres à la surface de la lune. Ce fait est dû à l'évolution des marées lunaires. Tout comme la Terre qui subit des marées provoquées par la Lune, celle-ci subit des "marées terrestres". A l'époque où la durée de rotation sidérale de la Lune était plus courte que la durée de sa révolution autour de la Terre, les ondes de marées solides, en parcourant sa surface, ont freiné la rotation de notre satellite naturel. De telle sorte que de nos jours (la Lune a été créée il y a environ 4.6 milliards d'années)
[...]
Nous avons dit précédemment que la Lune présente toujours la même face à un observateur terrestre. En réalité ceci n'est pas rigoureusement exact. En fait la Lune oscille légèrement dans les deux directions (Nord-Sud et Est-Ouest) permettant de découvrir quelque peu le disque invisible, tantôt d'un côté, tantôt de l'autre. Ce phénomène porte le nom de libration, ce qui signifie balancement. Cette libration est la combinaison de diverses oscillations périodiques dont l'origine tient aux caractéristiques orbitales de la Lune et aux caractéristiques de sa rotation sidérale...
source : Institut de mécanique céleste et de calcul des éphémérides
Les forces gravitationnelles entre la Terre et la Lune provoquent des effets intéressants : une des plus manifestes est le phénomène des marées.[...]
Mais la Terre n'est pas non plus totalement fluide; en effet, la rotation de la Terre entraîne les renflements et ceux-ci ne se situent plus directement dans l'axe Terre Lune. Cela signifie que les forces entre la Terre et la Lune ne s'exercent pas exactement selon cet axe, ce qui produit une "torsion" de la Terre et une force d'accélération sur la Lune. Ceci cause un transfert de l'énergie rotationnelle de la Terre vers la Lune ralentissant la rotation de la Terre d'environ 1.5 millisecondes/siècle et le déplacement de la Lune vers une orbite plus haute de 3.8 centimètres par année. L'effet opposé se produit sur des satellites qui ont des orbites rétrogrades tels que Phobos et Triton.
La nature asymétrique de cette interaction gravitationnelle est aussi responsable de la rotation synchrone de la Lune, c-a-d la rotation de la Lune est en phase avec son orbite de sorte qu'elle présente toujours le même côté à la Terre. Tout comme la rotation de la Terre est ralentie par l'interaction avec la Lune, celle de la Lune a été ralentie par l'influence de la Terre mais, dans ce cas-ci, l'influence de la Terre fut beaucoup plus puissante. Quand la rotation de la Lune fut ralentie pour correspondre à sa période orbitale (pour que le renflement soit toujours dirigé vers la Terre), la Lune ne subit plus de torsion et une situation stable fut donc atteinte. Le même phénomène s'est produit pour la plupart des autres satellites du système solaire. Finalement, la rotation de la Terre finira par être ralentie pour correspondre à la période orbitale de la Lune, comme c'est déjà le cas avec Pluton et Charon.
En fait la Lune semble osciller un peu à cause de son orbite légèrement non circulaire. On peut ainsi observer de temps en temps quelques degrés de la face cachée (à gauche) mais la majeure partie était complètement inconnue jusqu'à ce que la sonde soviétique Luna 3 la photographie en 1959.
source : La Société d'astronomie de Montréal
Pour en savoir plus, vous pouvez consulter ce Question/Réponse qui proposait une bibliographie thématique.
Face cachée de la lune :
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