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Rubrique Témoignages

LuneLA LUNE A LA UNE,

pour être bien lunés REVISITEZ LA LUNE

Michel Lefebvre

Lune Que dites vous là ? on la connaît la lune depuis la "nuit des temps", qu’elle éclairait peut être....

Mais de là à la mettre à la une! Bien sûr des hommes ont marché sur la lune, c'était excitant et émouvant, "total, ils n'ont rien vu de neuf, rien trouvé et en définitive on n'en sait pas plus qu'avant !" 

On en sait au contraire beaucoup ! et cela vaut vraiment la peine de le raconter! Les "découvertes" sont très récentes et font appel à plusieurs domaines de recherche.

PIERRES DE LUNE, PIERRES DE TERRE

Tout d'abord l’URSS a collecté des PIERRES DE LUNE à partir d'engins automatiques les "LUNA" et les astronautes des Vols APOLLO ont eux aussi rapporté des échantillons.

Qu'apporte la présence humaine? Au lieu de collecter au hasard, les cosmonautes d'APOLLO ont sélectionné les endroits les plus intéressants en utilisant leur mini Jeeps, avec l’aide des géologues restés sur Terre.

Des échantillons de « PIERRES DE LUNE » ont été distribués à de nombreux laboratoires. Cela justifiait l'acquisition d'instruments d analyse des « Pierres » très performants et donnant composition chimique, cristallisation, rapports isotopiques, âges ..

Ces mêmes instruments ont permis d'analyser des « PIERRES de TERRE ». La Comparaison a montré qu'il y avait des similitudes mais aussi des différences significatives.

LE GRAND IMPACTEUR - ORIGINE DE LA LUNE

Collision Et ceci a éliminé deux scenarii de formation de la Lune. Le scénario fission qui supposait un détachement de la Terre par force centrifuge, et le scénario simultanéité qui supposait que Terre et Lune avaient été formées en même temps.

Le troisième scénario propose la Capture de la Lune par attraction de la Terre. Le bilan d'énergie nécessaire l'élimine.

Reste le scénario collision, il semble acquis maintenant que c'est un astéroïde de taille plus grande que la planète MARS qui est entré en collision avec la Terre qui, sous le choc, a " refondu".

L'astéroïde, appelé "grand impacteur" , a rebondi et a formé un anneau de matière autour de la Terre et cet anneau s'est condensé pour former la lune. Ce scénario est en bon accord avec les analyses comparées des Roches.

LE SYSTÈME SOLAIRE INSTABLE !

Cependant, l'hypothèse COLLISION n'était pas soutenue, semblant très improbable à l'intérieur d’un système solaire réputé stable.

La mécanique céleste est la spécialité des astronomes qui étudient les mouvements des planètes et de leur satellites. Ces "mécaniciens célestes" disposent maintenant de supercalculateurs qui leur permettent de calculer les orbites sur plusieurs dizaines voire centaines de millions d années.

Et là une surprise: à ces échelles de temps, le système solaire est INSTABLE. Il suffit de changer un petit peu les éléments à l'instant du début pour avoir des systèmes très différents du notre. Du coup la COLLISION n'est plus une hypothèse à écarter !!

ET POUR LE PRÉSENT QUOI DE NOUVEAU ? LES ÉCHANGES D'ÉNERGIE ENTRE TERRE ET LUNE

LA DISTANCE TERRE LUNE: La Lune s'est peu à peu alignée sur la Terre: sa vitesse autour de la terre est, à peu de choses près égale à sa vitesse de rotation: nous n'en voyons qu'une partie, toujours la même. 

Mais il y a un élément nouveau, les cosmonautes de trois des missions APOLLO ont déployé sur la Lune des Panneaux de réflecteurs Laser; un panneau français a été mis en place par un véhicule soviétique.

Apollo

Des stations laser, dont celle du CERGA à Grasse, émettent un faisceau laser qui est réfléchi par les panneaux, et le faisceau réfléchi est détecté : le temps d’aller retour permet de déterminer la distance Terre-Lune avec une précision de 1-2 CENTIMÈTRES.

Rappelons que la distance moyenne est de 400 000 kilomètres, la distance est fonction de la vitesse de la lune autour de la terre et des variations de rotation de la terre et de La Lune.

Tous ces mouvements sont donc mieux déterminés.

LA LUNE NOUS QUITTE !

Après 25 ans de mesures on peut calculer que la Lune s’éloigne de la Terre avec une Vitesse de 3,67 CENTIMÈTRES/an.

POURQUOI ? L'énergie totale du système Terre-Lune est constante. L'énergie cinétique dépend des vitesses de rotation des deux corps .Ces vitesses diminuent entre autres à cause des marées, (dont le frottement sur les plateaux continentaux, les montagnes sous marines et les zones de détroits dissipent de l'énergie). Pour compenser cette perte d'énergie cinétique, la Lune se réajuste automatiquement !

ET LES MARÉES:

Lune Il faut se rappeler que les marées sont dues à l'action de la Lune et du soleil sur les parties de la planète non solides.

D'abord la TERRE DITE SOLIDE mais pas RIGIDE: Cette partie de la TERRE sur laquelle nous nous trouvons se déforme sous l'action des marées. A titre d exemple la principale onde de marée lunaire, appelée M2, (M comme "moon"), provoque un mouvement vertical d'amplitude 30 centimètres et de période 12 heures à nos latitudes que nous subissons sans le savoir.

Bien entendu il y a aussi des marées dans l'atmosphère mais surtout des marées océaniques. Ces marées océaniques dépendent de la forme des fonds marins entre autres.

UNE ÉNERGIE VENUE D'AILLEURS …

La valeur de l'énergie provenant d‘une onde de marée peut être estimée. L‘onde de marée se propage par suite de la rotation de la Terre. Où cette énergie est-elle dissipée ? Il était admis que c'était par frottement dans les zones côtières et les mers peu profondes. Des calculs plus récents -il y a 30 ans environ- montraient qu'en fait, ce mécanisme du frottement n'expliquait que la moitié de l'énergie dissipée. 

Comment et où se dissipait le reste?

Topex Des modèles hydrodynamiques de marée en plein océan (C. Le Provost & alii), développés dans le cadre de la mission Topex-Poseidon dans lesquels la bathymétrie avait été introduite faisaient apparaître la possibilité d'une absorption en plein océan notamment dans l'Atlantique.

L'analyse de 7 à 8 années de mesures altimétriques de la mission Topex-Poseidon a conforté l’hypothèse: les ondes de marée se propagent et elles viennent se réfléchir sur les structures bathymétriques: il se génère des ondes internes de grande énergie qui se propagent dans tout l'océan. Ces ondes internes ont une structure visible dans les profils altimétriques qui peuvent être analysés et permettent de cartographier les zones de dissipation.

Ainsi l'océan est non seulement turbulent mais aussi dissipé!!

LE BRASSAGE DES OCÉANS:

Et si l'on estime l'énergie ainsi fournie, on s'aperçoit qu'elle est importante mais surtout qu'elle apporte une énergie "manquant" pour maintenir la circulation thermohaline, celle qui brasse les masses d'eau en profondeur.

Les modèles actuels introduisent deux termes de forçage: la friction du vent en surface et les échanges thermodynamiques; si le premier est bien estimé, le second était manifestement surestimé et en fait ajusté... L'apport d énergie par "tidal mixing" apporte une réponse convaincante qu'il faut affiner. Mais tous les modèles de circulation océanique doivent prendre en compte ce supplément indispensable ! on peut donc dire MERCI LA LUNE.

Les chiffres donnés correspondent à l'onde de marée principale M2. Mais bien sur les autres ondes de marée lunaire et celles dues au soleil doivent être ajoutées.

 "De deux choses lune, l'autre est le soleil" J Prévert

LA LUNE STABILISE LA TERRE :

Attendez ce n'est pas fini !

Nos mécaniciens célestes se sont aussi intéressés à la rotation des Planètes et tout d'abord VENUS, MARS, et la TERRE.

Ces trois planètes formées en même temps tournent autour du soleil dans un même plan, appelé écliptique. Elles tournent sur elles mêmes, l'axe de rotation étant en gros perpendiculaire à l'écliptique, et la période de rotation étant d'environ 0.5 jour. 

Lancez une toupie sur un plan horizontal, elle tourne rapidement ! L'axe de rotation fait un angle constant avec la verticale et il tourne autour de la verticale... Au bout d'un certain temps on observe deux phénomènes: la vitesse de rotation diminue et l'axe bascule et peut même retomber sur le plan. Ceci est du au frottement entre l'axe de la toupie et le plan. Revenons à nos trois planètes

VENUS d'abord, elle a un noyau liquide et une atmosphère dense. Naturellement il n'y a pas de frottement sur un axe mais c'est le soleil qui agit sur le noyau liquide et l'atmosphère. La vitesse de rotation diminue –Venus fait un tour sur elle même en 243 jours et l'axe de rotation bascule de 90 degrés- 

Le résultat: la planète n'est plus refroidie la température au sol est de 500 degrés, l'effet de serre est maximum.

MARS: La planète à un noyau liquide peu important et l'atmosphère de MARS est relativement peu dense: les perturbations existent mais l'axe ne bascule pas: il oscille. Les écarts angulaires sont de 15 degrés; cela crée des écarts en température de 200 degrés C et pourrait expliquer les variations climatiques qui rendent la planète difficile à habiter

Et la TERRE. Là, une grosse surprise ! la Terre et Venus se sont formées en même temps et ont la même taille... on devrait donc avoir la même évolution. Et là, nos mécaniciens célestes, (qui n'ont pas oublié que la LUNE VIENT D AILLEURS), ont l'idée de regarder la question autrement.

QUE SE PASSE-T-IL SI "ON ENLÈVE LA LUNE" ? Eh bien, sans la lune, nous subirions un sort identique à VENUS !

On refait les calculs et oui: la LUNE a aussi des effets perturbateurs. Mais ils compensent presque exactement les effets du soleil ! Cela veut dire aussi que la LUNE a une masse et une distance qui expliquent cette compensation.

AUTREMENT DIT SANS LA LUNE, LA TERRE SERAIT INHABITABLE!

Pour mieux comprendre, les mécaniciens célestes ont fait des études systématiques sur les planètes et leurs satellites, une sorte D'ÉTUDE DES CLIMATS et en ont tiré des règles générales: Une planète seule ayant des parties fluides évolue toujours vers des situations extrêmes! Cette fois nous pouvons dire encore plus MERCI LA LUNE

Mais vous raisonnez de façon très anthropocentrique, pourquoi n'y aurait-il pas d'autres systèmes planétaires équilibrés?

Non les raisonnements ne sont pas orientés à priori. 

Rien n'est exclu, cependant on peut dire simplement: nous connaissons mieux la Terre et son évolution 

On peut définir un certain nombre de caractéristiques qui font de La TERRE ce qu'elle est

Ôtez une de ces caractéristiques et ce n'est plus la TERRE.

MERCI LA LUNE ne t'en vas pas trop vite ! 

LA LUNE NOTRE PROVIDENTIELLE COMPAGNE

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Jean Pierre PENOT <Jean-Pierre.Penot@cnes.fr>