La face cachée de la Lune

2008/04/01 Azkargorta Aretxabala, Jon - Fisikan doktorea. Bilboko Ingeniaritza Goi Eskolako irakasle eta ikertzaileaEHU Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Astronomia
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La Lune existait avant l'apparition de l'homme, et nous a toujours fascinés, pendant des milliers d'années, mais nous n'avons jamais vu son dos.

En 1959, les Soviétiques envoyèrent la mission Luna-3 et réussirent à photographier l'arrière… 50 ans n'ont pas encore été accomplis [1]. Comme nous l'avons dit, de la Terre, vous ne pouvez jamais voir ce dos de la Lune, sinon sur une photo.

En principe, il n'y a pas de relation physique entre la rotation d'un corps et la durée d'une orbite. Alors pourquoi la durée d'un 'jour' de la Lune coïncide avec la durée d'un 'mois' ? Est-ce un hasard? Le caprice de la Lune ?

Il y a une raison et cela concerne les marées. Nous savons que sur terre la mer monte et descend deux fois par jour. Le motif est expliqué en profondeur dans l'article [2], mais ici je vais faire un bref résumé:

Comme la Terre attire la Lune, la Lune attire aussi la Terre. Mais en raison de la taille de la Terre, la zone proche de la Lune est plus attrayante que la zone centrale et la mer se rapproche de la Lune. D'autre part, la zone éloignée de la Lune se sent moins attirée que la centrale et la mer s'éloigne de la Lune. En conséquence, la Terre subit une "déformation", avec deux côtés de la marée (G) et deux côtés de la marée basse (B) simultanément sur Terre (Figure 1).

A cela il faut ajouter que la Terre tourne une fois par jour, c'est pourquoi nous avons deux pléamars chaque jour et deux bassins chaque jour.

Comme la Lune crée les marées sur Terre, la Terre les crée aussi sur la Lune. Bon ! Sur la Lune il n'y a pas de mer mais les corps solides sont déformés autant que liquides, mais ils se déforment comme une balle en caoutchouc. La déformation de la terre solide produite par la Lune est de quelques centimètres et nous ne nous en rendons pas compte, mais les sismographes, par exemple, détectent très bien les marées de terre. Car sur la Lune il y a aussi des marées solides et le sol monte et descend chaque fois que la Lune se dérange, c'est-à-dire deux fois par mois.

Comment la Terre affecte la rotation de la Lune

Si la Lune était entièrement élastique, elle répondrait « tout de suite » à l'attraction de la Terre et sa « déformation » serait alignée sur la Terre, comme le montre la figure 2A. Cependant, dans tout l'univers, il n'y a pas de matériau entièrement élastique, et la friction interne et l'inertie du matériau solide rendent la réponse de la lune plus tard, c'est-à-dire avec un retard, comme dans la figure 2B.

La conclusion est spectaculaire (Figure 3): Quand la Terre attire la Lune, la force du côté A tend à tourner la Lune vers les aiguilles de la montre, tandis que la force du côté B tourne la Lune contre les aiguilles de la montre. La force du côté A est plus grande, car elle est plus proche de la Terre, ce qui fait tourner la Terre vers les aiguilles de la montre, ou ce qui est la même chose, ralentit la rotation de la Lune.

Jusqu'à quand dure cet amortissement ? Car la rotation de la Lune a été progressivement amortie et pendant des milliers d'années, jusqu'à arriver actuellement à une position d'équilibre, c'est-à-dire à une position symétrique, où le point A et le point B sont situés dans la même direction de la Terre. C'est pourquoi, de la Terre nous ne voyons que la zone A de la Lune, parce que la Terre a synchronisé ou "freiné" la rotation de la Lune depuis longtemps.

La plupart des satellites naturels ou « lune » du système solaire, comme notre Lune, sont synchronisés ; les satellites de Mars, Jupiter, Saturne, etc. ont la même période de rotation et d'orbite autour de la planète [3].

Le soleil génère également des forces maréales qui ont fait que les rotations de Mercure et de Vénus n'ont pas été entièrement synchronisées, mais si elles sont assez amorties, elles sont les plus proches. Le reste des planètes sont loin et l'effet est plus faible, mais il existe.

Comment la Lune affecte la rotation de la Terre

Si la Terre a paralysé la rotation de la Lune, il est logique de penser que la Lune aura un effet similaire sur la Terre. C'est vrai. La Terre ne montre pas toujours la même différence à la Lune, c'est-à-dire que la Terre n'est pas 'synchronisée', mais elle ralentit.

Comme la masse de la Terre est beaucoup plus grande que celle de la Lune, il faudra passer plus de temps jusqu'à ce que la Terre parvienne à « s'arrêter », mais il est : La durée d'une journée sur Terre était plus courte dans le passé, à savoir la Terre tournait plus vite.

Il y a des études paléontologiques qui sont allés loin dans le temps et qui montrent ce résultat [5] : par exemple, les fossiles coralliens ont des anneaux ou des couches de croissance appelés ephitecas. Comme sur les troncs des arbres, chaque anneau montre la croissance du corail pendant un cycle d'un an. Des études plus détaillées ont montré qu'au sein de chaque couche il y a d'autres couches plus fines: ce sont des couches mensuelles, dans lesquelles il y a d'autres couches encore plus fines. Les couches les plus fines ont été considérées comme des indicateurs de croissance quotidienne. On a compté le nombre de couches minces dans une couche annuelle de fossiles coralliens de l’époque dévonienne du Paléozoïque (il y a 400 millions d’années): 400 anneaux. Par contre, dans l'anneau d'un an de coral-fossile de Garai Carbonifère (300 millions d'années) il y a 380 couches. Cela signifie que la Terre tournait 400 fois par an à l'époque dévonienne et faisait 380 tournées par an dans le Carbonifère. Chacun peut faire un petit calcul et voir qu'à l'époque dévonienne le jour de la Terre durait environ 22 heures et à l'époque carbonifère environ 23 heures. Nous savons que cela dure actuellement 24 heures.

Le même résultat a été vérifié avec d'autres méthodes, à savoir que la Terre est de plus en plus ralentie. En fait, avec la précision des montres atomiques, il a été démontré que la durée de la journée est de plus en plus: 2,3 millisecondes par siècle [4].

S'éloigner

Comme indiqué dans le paragraphe précédent, la Lune exerce le même effet que la Terre sur la Lune : amortir la rotation. La figure 4 montre, à gauche, la Terre et les forces de la Lune sur la Terre (A et B). Ces deux forces sont celles qui freinent la rotation de la Terre, comme indiqué dans le paragraphe précédent.

D'autre part, la partie droite de l'image montre la Lune et les forces que les deux parties de la Terre exercent sur la Lune (A' et B'), qui sont des réactions des précédentes, exactement égales mais opposées.

Les forces A' et B' qui soutiennent la Lune ont un composant (et le principal) dans la direction de la Terre, mais ont un autre composant perpendiculaire à cette direction. La force 'A' monte un peu et la force 'B' descend, mais la force 'A' est plus grande parce que la Terre est plus proche que la B. Par conséquent, une autre conséquence des forces maréales est que la lune a une accélération tangentielle ( a t ) ou qu'elle augmente sa vitesse. Si vous augmentez la vitesse, la force centrifuge de votre orbite augmente également, ce qui provoque une augmentation du rayon de l'orbite. Ainsi, au fil des ans, la Lune s'éloigne de la Terre et son 'mois' est de plus en plus long.

Les physiciens disent que l'énergie ne se produit pas ou n'est pas effacée, c'est-à-dire qu'elle est conservée, mais elle est changée d'un type à l'autre : Si la rotation de la Terre et de la Lune ralentit, l'énergie cinétique perdra, même si cette énergie devient énergie potentielle à mesure que la Lune et la Terre s'éloignent.

En fait, l'orbite de la lune n'est ni un cercle ni une ellipse, mais elle grandit progressivement comme une spirale. Des mesures exactes ont montré que la lune s'éloigne presque quatre centimètres par an [6].

Jusqu'à quand durera ce ralentissement de la rotation de la Terre ? Et jusqu'à quand la lune sera-t-elle éloignée de la terre ? On estime que la lune continuera à s'éloigner jusqu'à ce que la distance actuelle augmente de soixante pour cent. D'ici là, la rotation de la Terre sera ralentie et la durée du jour sera la même que le mois de la Lune, et les deux seront d'environ cinquante-cinq jours [7] (le jour de cette phrase est la durée du jour actuel). À ce moment-là, la déformation de la Terre et celle de la Lune sera symétrique par rapport à la direction entre les deux, c'est-à-dire la Terre, vue depuis la Lune, montrera toujours le même visage et maintiendra l'autre secrètement, mais jusqu'à ce que cela arrive il faudra des milliards d'années.