Dans quel plan la Lune tourne-t-elle autour de la Terre ? Si l’angle que ce plan de rotation fait avec l’équateur est différent de zéro, il me semble que l’hiver nous devrions voir le pôle nord de la lune qu’en été

Bonjour,

Nous vous remercions d'avoir fait appel au service Interroge, voici le résultat de nos recherches :

En lisant votre demande, nous relevons quatre questions auxquelles nous allons essayer de répondre les unes après les autres.

Dans quel plan la Lune tourne-t-elle autour de la terre ?

Dans l’ouvrage Le Ciel à portée de main : 50 expériences d’astronomie de Pierre Causeret, Jean-Luc Fouquet et Liliane Sarrazin, il est indiqué que « La Lune n’est pas toujours dans le plan de l’équateur [...]. Elle tourne autour de la Terre dans une plan proche de l’écliptique (le plan de l’orbite de la Terre), mais qui fait tout de même un angle de 5° avec celui-ci. Pour cette raison, la hauteur de la Lune au-dessus de l’horizon dépend de la saison, de la phase de la Lune, mais aussi de l’orientation du plan de son orbite. »

De plus, « […] la Lune s’éloigne de la Terre à la vitesse de 38 mm par an. [….] "[Elle] présente la même face à nos regards chaque nuit. Cela est dû au fait qu’elle tourne autour de la Terre dans le même temps que celui qu’il lui faut pour tourner sur son axe (environ 29 jours)", explique Joanne Baker dans son ouvrage, 20 petites leçons d’astronomie.

La Terre, de son côté, fait également un angle par rapport au plan de l’écliptique, comme nous le disent Pierre Causeret et Liliane Sarrazin dans leur ouvrage Les saisons et les mouvements de la Terre :

« On appelle obliquité de l’écliptique, l’angle que fait l’axe de la Terre avec la perpendiculaire au plan de l’écliptique. C’est également l’angle que fait le plan de l’équateur avec le plan de l’écliptique. Sa valeur est de 23,4° ».

Une animation intitulée Les saisons et l'axe de rotation de la Terre réalisée par Marine Bouin, professeur du Lycée des Sens, permet de visualiser l’axe de rotation de la Terre.

Nous trouvons une autre animation réalisée par le Centre de développement pédagogique au Québec explique bien les Mouvements de la Terre et de la Lune (rotation et révolution).

Concernant votre deuxième question - Si l’angle que ce plan de rotation fait avec l’équateur est différent de zéro, il me semble que l’hiver nous devrions voir le pôle nord (ou sud ?!) de la lune qu’en été ? :

Le dossier pédagogique La Lune éclaire nos nuits, réalisé par la Cité des sciences et de l’industrie, répond en partie à votre question à la page 10 :

« Avez-vous déjà remarqué qu’en hiver, la pleine lune culmine haut dans le ciel et qu’au contraire, en été, elle est très basse ?

L’explication en est simple : en été, le Soleil est haut dans le ciel, il occupe la partie de l’écliptique située au-dessus de l’équateur céleste. Puisque la Lune est pleine, elle se trouve dans la direction opposée au Soleil sur l’écliptique, donc dans la partie située sous l’équateur céleste [définition de l’équateur céleste]. La pleine lune d’été est basse ! Un raisonnement similaire mène à la conclusion qu’en hiver, la pleine lune est haute. En fait, elle occupe la position qu’occupait le Soleil six mois plus tôt. De même, le premier quartier monte haut dans le ciel au début du printemps mais bas dans le ciel au début de l’automne, car il occupe la position qu’occupera le Soleil… trois mois plus tard. Pareillement, le dernier quartier monte haut dans le ciel au début de l’automne mais bas dans le ciel au début du printemps, car il occupe la position qu’occupait le Soleil… trois mois plus tôt. Cette gymnastique intellectuelle est excellente et s'acquiert rapidement ! »

Si vous souhaitez vraiment comprendre comment cela fonctionne, nous vous conseillons de prendre contact avec notre médiateur scientifique, Gilles Hernot, qui se fera un plaisir de vous l’expliquer sur place avec des installations en 3D : par e-mail gilles.hernot@ville-ge.ch ou par téléphone 022 418 50 65.

La vidéo A quoi ressemblerait la Terre si nous la regardions depuis la Lune, réalisée par le scientifique James O'Donoghue grâce aux images et données de la Nasa, montre simultanément l'aspect de la Terre vue depuis la Lune et celui de la Lune depuis la Terre.

Pour répondre à votre question portant sur l'existence d'une représentation 3D de la lune, la terre et le soleil qui soit interactive, permettant de varier la date et le point d’observation (de l’extérieur du système ou de la terre, à différentes latitudes, etc.) :

Un simulateur 3D qui pourrait vous intéresser disponible sur le site interactive Earth réalisé par David Zelenka. Sur le site TuTiempo.net, il est possible d'y insérer une date.

Enfin, au sujet du fonctionnement de l’horloge astronomique / astrolabe de l’aéroport d’Orly :

Le site Notre patrimoine horloger nous apprend ceci à son sujet :

« Pendant du plafond du hall, une impressionnante maquette du système Terre-Lune permet de déduire plusieurs informations astronomiques : l'heure pour n'importe quel lieu sur Terre, la phase de la Lune vue depuis notre planète, ainsi que sa véritable position par rapport à l'écliptique (l'axe supportant la Lune oscille au fil du temps, représentant fidèlement l'inclinaison de son orbite autour de la Terre). Le Soleil est symbolisé par un éclairage, qui n'est guère très efficace à cause de tous les néons présents au plafond. »

Un site personnel consacré aux Horloges astronomiques précise encore au sujet de L'horloge astrolabe et le système Terre-Lune de l'aéroport d'Orly : « À la ''maquette" est associé un astrolabe, installé à l'extrémité d'un bras déporté. Sur celui-ci figurent trois aiguilles : une pour le Soleil, une pour la Lune et une dernière, l'aiguille du Dragon (pour les éclipses). Cela permet de déduire de nombreuses informations : l'heure légale en France, les heures du lever et du coucher du Soleil, les crépuscules civil et astronomique, la position du Soleil et de la Lune sur l'écliptique, la phase de notre satellite naturel, les éclipses solaires et lunaires, ainsi que nombre d'autres données liées à l'astrolabe même... »

L’article numérisé L’horloge astronomique d’Orly Ouest de Paul Muller, disponible dans la base de données Astrophysics data system de la NASA, vous fournira également diverses explications à ce sujet.

Pour aller plus loin, nous vous recommandons la consultation des ressources suivantes :

- Le livre de Francis Debeauvais, Agnès Acker et Paul-André Befort Cueillir les étoiles : autour des astrolabes de Strasbourg  qui explique les différentes pièces d’un astrolabe, son utilisation et ses fonctions.

- L’article de FranceInfo - Dans le rétro : de Strasbourg à Beauvais, fascinantes horloges astronomiques - contenant des explications et une vidéo qui pourraient vous intéresser.

Nous espérons que ces éléments vous aideront dans votre recherche. N'hésitez pas à nous recontacter pour tout complément d'information ou toute autre question.

Cordialement,

La Bibliothèque du Musée d'histoire des sciences

Pour www.interroge.ch