Lune

Séquence n° 26 – Compléments pour le professeur
Révolution de la Lune
COMPLÉMENT N° 1
La révolution synodique (repère : le Soleil)
La période synodique correspond au temps entre deux passages
de la Lune par la même position dans le ciel par rapport au Soleil.
Elle vaut 29 j 12 h 44 min 2,8 s en moyenne (soit 29,530588 jours).
C’est cette période qu’on appelle la lunaison. Il s’agit de l’intervalle
de temps entre deux nouvelles Lunes ou deux pleines Lunes (voir
schéma ci-dessous, positions A et B).
REMARQUES :
• La durée d’une lunaison indiquée ici est une moyenne calculée
sur un très grand nombre de lunaisons. Celle-ci varie au cours
d’une année d’environ plus ou moins 6 heures en raison de
la complexité du mouvement de la Lune autour de la Terre ;
• Au cours de l’activité 1 (fiche élève n° 1b), les élèves vérifient
qu’une lunaison est soit de 29 jours soit de 30 jours et fixent
une moyenne de 29,5 jours.
La révolution sidérale (repère : les étoiles)
La période sidérale correspond au temps entre deux passages de
la Lune par la même position dans le ciel par rapport à une étoile
quelconque choisie comme repère fixe. Elle vaut 27 j 43 min 11,5 s
(soit 27,321661 jours – voir schéma ci-dessous, positions A et A’).
REMARQUES :
• La période de rotation de la Lune sur elle-même est
rigoureusement égale à sa période de révolution sidérale
autour de la Terre, ce qui explique que la Lune nous présente
toujours la même face (voir activité 2) ;
• La Lune tourne (360°) autour de la Terre en un peu plus de
27 jours mais il faut un peu plus de 29 jours pour voir l’ensemble
des phases lunaires car, la Terre se déplaçant sur sa trajectoire
autour du Soleil, il faut deux jours de plus à la Lune pour se
retrouver dans l’alignement Soleil-Terre (voir schéma ci-dessous).
Quelques précisions
COMPLÉMENT N° 2
Partie éclairée et zone lumineuse
Dans cette séquence, le terme « partie éclairée » correspond
toujours à la demi-sphère de l’astre éclairée par le Soleil et le
terme « zone lumineuse » correspond à la zone éclairée par le
Soleil visible de la Terre (variable suivant la phase lunaire).
Astuce pour diérencier les deux quartiers
Il sut de prolonger la barre qui ferme le demi-disque lunaire.
Dans l’hémisphère Nord, si l’on obtient la lettre « p », il s’agit du
« premier quartier », si l’on obtient la lettre « d », il s’agit alors du
« dernier quartier ».
La zone lumineuse constituant le premier ou dernier quartier
correspond à un quart de la surface de la Lune.
Lune noire, gibbeuse, rousse, cendrée
Lune noire : si le ciel apparaît noir lors de la nouvelle Lune, c’est
que la Lune n’a pas d’atmosphère, or ce sont les composants de
l’atmosphère qui renvoient des rayons dans toutes les directions.
Lune gibbeuse : le mot « gibbeux » signifie « qui a la forme d’une
bosse ».
Lune rousse : c’est la pleine Lune de fin avril (première lunaison
après Pâques), une période où il y a un risque de gelées qui font
roussir les jeunes pousses des plantes. Ce terme ne désigne donc
pas l’aspect de la Lune mais la période correspondante.
Lune cendrée : elle apparaît pendant quelques jours sitôt après
la nouvelle Lune. Entre les cornes du croissant très fin, on voit le
disque entier de la Lune avec une teinte grisâtre : la lumière cendrée.
Il s’agit de la lumière solaire diusée par la Terre sur la Lune.
REMARQUE :
• L’orbite de la Lune étant une ellipse, la pleine Lune semble tou-
jours plus grosse lorsqu’elle se produit au moment du passage
de notre satellite au périgée : elle est alors, en eet, au point de
son orbite le plus proche de nous, et son diamètre apparent
dans le ciel en est augmenté d’autant, comparativement à une
pleine Lune qui se produit à l’apogée.
Jour et journée
COMPLÉMENT N° 3
Un jour correspond à l’ensemble de la journée et de la nuit. En
temps universel, il vaut 24 heures.
La journée est la période du jour où le Soleil reste au-dessus de
l’horizon. Sa durée varie suivant les saisons.
Mouvement apparent de la Lune
d’est en ouest
COMPLÉMENT N° 4
La Lune tourne autour de la Terre dans le sens inverse des aiguilles
d’une montre donc d’ouest en est dans notre ciel.
La Terre tourne autour de son axe également dans le sens inverse
des aiguilles d’une montre mais beaucoup plus vite (24 heures)
que la révolution de la Lune (environ 29 jours) autour d’elle, ce qui
donne, pour un observateur terrestre, un mouvement apparent
de la Lune par rapport à l’horizon d’est en ouest.
Lune croissante et décroissante
COMPLÉMENT N° 5
La Lune « croissante » signifie que la proportion de sa surface
éclairée visible depuis la Terre augmente chaque jour et que sa
position dans le ciel, observée par exemple toujours au Soleil
couchant, parcourt le ciel d’ouest en est en deux semaines
environ.
NUIT NOIRE
1
AB A’
seq26_icono02
direction du Soleil
premier quartier
dernier quartier
seq26_icono03
CRÉDITS ICONOGRAPHIQUES : © CRDP de l’académie de Paris

Nuit noire
LE CIEL ET LA TERRE
(Sur le schéma, les numéros indiqués correspondent aux nombres
de jours écoulés à partir de la nouvelle Lune. L’observation de
l’aspect de la Lune est toujours réalisée ici au Soleil couchant.)
La Lune « décroissante » signifie que la proportion de sa surface
éclairée visible depuis la Terre diminue chaque jour et que sa
position dans le ciel, observée par exemple toujours au Soleil
levant, parcourt le ciel d’ouest en est en deux semaines environ.
(Sur le schéma, les nombres indiqués correspondent aux nombres
de jours écoulés à partir de la pleine Lune. L’observation de l’aspect
de la Lune est toujours réalisée ici au Soleil levant.)
REMARQUE :
• Ne pas confondre « Lune croissante » et « Lune montante
ou ascendante ». De même, ne pas confondre « Lune décrois-
sante » et « Lune descendante ».
• Lorsqu’on parle de Lune « montante » ou « descendante »,
on parle de la hauteur de la Lune dans le ciel par rapport à
l’horizon, phénomène qui ne se déroule pas au même rythme
que les phases de la Lune.
• Pendant une période de quatorze jours environ, la Lune appa-
raît de plus en plus haute dans le ciel dans l’hémisphère Nord
: elle est dite « montante » ou « ascendante » (dans le même
temps, elle est de plus en plus basse dans l’hémisphère Sud).
• Pendant les quatorze jours suivants environ, elle semble des-
cendre dans le ciel par rapport à l’horizon : elle est dite « des-
cendante » (c’est l’inverse dans l’hémisphère Sud).
• La complexité des éléments orbitaux de la Lune fait que celle-ci
est au plus haut dans le ciel à la pleine Lune proche du solstice
d’hiver, et au plus bas dans le ciel à la pleine Lune proche du
solstice d’été.
Document n° 1 (fiche élève n° 1b)
COMPLÉMENT N° 6
Des calendriers comportant les levers et couchers du Soleil et de
la Lune ainsi que les quatre phases lunaires principales se trouvent
facilement sur Internet.
Le document n° 1 portant sur les mois de novembre et décembre
peut être utilisé à n’importe quel moment de l’année au titre de
document. Cependant, l’enseignant, s’il le désire, peut se créer le
même document pour d’autres mois de l’année grâce à Internet.
Attention, sur ce document n° 1, les heures données sont les
heures légales d’hiver. Sur Internet, les heures fournies sont en
général des heures solaires.
Lune : quelques ordres de grandeur
COMPLÉMENT N° 7
La Lune est une sphère de diamètre environ quatre fois plus petit
que celui de la Terre et environ quatre cents fois plus petit que
celui du Soleil. Les autres planètes ont des satellites beaucoup
plus petits qu’elles. La Lune est donc un satellite à part et c’est
pourquoi on parle souvent du système Terre-Lune.
La révolution de la Lune autour de la Terre se fait sur une orbite
de rayon environ quatre cents fois plus petit que la distance
Terre-Soleil.
Le diamètre de la Lune est d’environ 3 400 km et le rayon de son
orbite est d’environ 384 000 km.
REMARQUE :
• En réalité, la Lune gravite autour de la Terre sur une ellipse dont
le périgée s’établit à 356 375 km et l’apogée à 406 720 km.
Inclinaison du plan de l’orbite lunaire
sur l’écliptique
COMPLÉMENT N° 8
Si l’orbite de la Lune était exactement dans le plan de l’écliptique
(plan de révolution de la Terre autour du Soleil), on observerait
une éclipse de Lune et une éclipse de Soleil chaque mois.
Il n’en est rien car l’orbite de la Lune est inclinée sur le plan de
l’écliptique selon un angle moyen de 5° 09’. En eet, cet angle
n’est qu’une moyenne car l’inclinaison de l’orbite de la Lune sur
l’écliptique varie en réalité de 5° 00’ à 5° 18’ selon un cycle de
173 jours.
2
seq26_icono04
croissant
Lune gibbeuse
pleine Lune
premier quartier
observateur
angle (Soleil, observateur, Lune)
est sud ouest
14 j
12 j
9 j
7 j
5 j
3 j
2 j
pleine Lune au voisinage
du solstice d’hiver
pleine Lune
au voisinage
du solstice
d’été
E
O
horizon
seq26_icono06
croissant Lune gibbeuse
pleine Lune
dernier quartier
observateur
est sud ouest
14 j
16 j
19 j
21 j
23 j
25 j
26 j
seq26_icono05
CRÉDITS ICONOGRAPHIQUES : © CRDP de l’académie de Paris

Nuit noire
LE CIEL ET LA TERRE
Voici deux schémas simplifiés (sans les zones de pénombre)
représentant les éclipses totales de Lune et de Soleil :
Schéma récapitulatif des phases
de la Lune
COMPLÉMENT N° 9
La Lune se décale chaque jour un peu
vers l’est
COMPLÉMENT N° 10
Pendant que la Terre fait un tour sur elle-même autour de son
axe nord-sud en 24 heures dans le sens inverse des aiguilles d’une
montre, la Lune a un peu évolué sur son orbite autour de la
Terre (dans le même sens) d’un angle qu’il est possible d’évaluer.
L’observateur constate le deuxième jour d’observation (à la même
heure) que la Lune s’est décalée vers l’est par rapport à un point
sur l’horizon fixé le premier jour.
Voici un calcul approché de l’angle correspondant au trajet
parcouru par la Lune sur son orbite en 24 heures : si en 30 jours
environ la Lune fait un tour sur son orbite (360°), en un jour, elle
parcourt un angle de 1/30 x 360 = 12°.
Calcul correspondant du décalage horaire constaté : si en
30 jours environ la Lune fait un tour sur son orbite, en un jour elle
fait 1/30e de tour (soit 1/30e de 24 h = 0,8 h = 48 min).
La Lune se décale vers l’est tous les jours d’un angle d’environ 12°
et se lève donc tous les jours avec environ 50 minutes de retard
par rapport au jour précédent.
3
seq26_icono07
Soleil
Lune
Lune
Terre
Terre
plan de l’orbite terrestre
(écliptique)
plan de l’orbite lunaire
pleine LuneTerreSoleil
seq26_icono08
éclipse totale de Lune
éclipse totale de Soleil
seq26_icono09
nouvelle Lune TerreSoleil
seq26_icono10
Soleil
Les phases de la Lune
PL
NL
PQDQ
CRÉDITS ICONOGRAPHIQUES : © CRDP de l’académie de Paris
Voici deux schémas simplifiés (sans les zones de pénombre)
représentant les éclipses totales de Lune et de Soleil :