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Petites informations pratiques pour mieux comprendre

Les librations

La rotation de la Lune sur son axe est synchrone avec sa révolution autour de la Terre : elle tourne sur elle-même et effectue une révolution complète en 27,322 jours.

Si l'orbite de la Lune était parfaitement circulaire et si son axe de rotation était rigoureusement perpendiculaire au plan de son orbite, une personne située sur Terre observerait toujours les mêmes 50 % de la surface lunaire si elle effectuait toujours ses observations à la même heure. Au lieu de cela, les phénomènes de libration lunaire lui permettent d'observer des parties légèrement différentes de sa surface à des moments différents. Des observations fines montrent qu'un total de 59 % de la surface de la Lune peut être observé depuis la Terre. En fait, nous avons 41 % qui restent visibles en permanence, 18 % qui sont successivement dévoilés par la libration au cours des lunaisons, et enfin 41 % qui ne sont jamais visibles depuis la Terre (et à un instant donné depuis un lieu donné on ne peut voir que 49,8 % de la surface lunaire).

Ces phénomènes peuvent prendre quatre formes différentes : les librations en longitude, les librations en latitude, les librations parallactiques et les librations physiques. L’ensemble de ces phénomènes de libration au cours de lunaisons successives permet d’observer environ 59 % de la surface lunaire depuis la surface terrestre. Les zones supplémentaires ainsi offertes à l’observation sont très déformées par l’effet de perspective, et rendent difficile l’observation de ces régions depuis la Terre. Seules les sondes spatiales, par un survol régulier, en permettent l’étude topologique précise.

Librations en longitude

Si la Lune tournait autour de la Terre en un cercle parfait (ellipse d’excentricité nulle), sa vitesse de translation serait uniforme (2e loi de Kepler) et donc toujours strictement opposée, en termes de vitesse angulaire observée depuis la Terre, à sa vitesse de rotation. Il n’y aurait donc pas de libration en longitude.

Toutefois, les perturbations gravitationnelles dues aux autres corps du système solaire, ainsi qu’aux hétérogénéités de répartition de masse au sein des corps terrestre et lunaire entraînent des irrégularités dans le mouvement de révolution géocentrique lunaire, qui se traduit par une orbite dont l’excentricité varie autour d’une valeur moyenne de 0,0549.

La Lune parcourt donc son orbite avec une vitesse variable (2e loi de Kepler). Ainsi, quand elle s'éloigne de son périgée (quart de cercle de la flèche noire sur l'illustration), elle met moins de temps pour parcourir un quart de son orbite que pour pivoter de 90° sur son axe : la Lune laisse alors voir une mince bande supplémentaire de son bord Est (vu de la Terre).

À l’inverse, lorsqu’elle s'éloigne de son apogée (à l'opposé de la flèche noire sur l'illustration), sa vitesse de translation, minimale, devient inférieure à sa vitesse de rotation, et la Lune laisse voir plus largement son bord Ouest (vu de la Terre). De façon imagée, la Lune semble dire « non » de la tête.

La valeur de la libration en longitude se situe autour de 7° 54′ (donc un total de deux fuseaux d'un peu moins de 8° chacun au cours d'une lunaison).

NB : Sur l'illustration, la moitié grisée de la Lune n'est pas bien placée. En effet, la moitié gauche de l'orbite est parcourue plus lentement, donc en davantage de temps, donc la moitié grisée pivote de davantage qu'un demi-tour. Et inversement dans la moitié droite de l'orbite : moins d'un demi-tour. Le texte est plus exact que l'illustration.

Librations en latitude

La libration en latitude est due au fait que l’axe de rotation de la Lune n’est pas perpendiculaire au plan de son orbite : la Lune conserve cet angle de 6,7° tout au long de sa course orbitale. L’observateur peut donc successivement observer, au cours de plusieurs lunaisons, les zones polaires Nord et Sud du globe lunaire. De façon imagée, la Lune semble faire « oui » de la tête.

Librations parallactiques (parallaxe diurne)

Il s’agit d’un phénomène purement optique, dû aux positions respectives de la Lune et de l’observateur à la surface du sol.
En début de nuit, alors que la Lune se lève pour un observateur situé à l'équateur, celui-ci est plus favorablement positionné pour observer le bord oriental de la Lune. À l’inverse, en fin de nuit, il peut observer plus favorablement le bord Ouest de la Lune.
Cette parallaxe, d'une valeur d'environ 1°, est très difficile à exploiter en pratique : en effet, c’est lorsque leur effet géométrique est maximal (lever et coucher de Lune) que l’observation est rendue plus difficile, en raison de la lumière de l’aube et du crépuscule, et de l’épaisseur plus importante de l’atmosphère terrestre à travers laquelle se fait l’observation.

Librations physiques

Il s’agit cette fois de véritables vibrations physiques de la sphère lunaire autour de sa position moyenne. Ces infimes vibrations (pas plus de quelques minutes d’arc) sont causées par l’attraction variable de la Terre sur la Lune, et ne sont pas perceptibles à l’œil nu. L’étude de ces oscillations est de la plus haute importance pour la détermination de la forme et de la structure interne de la Lune.

 

Colongitude

La colongitude est, en astronomie et pour un objet céleste, la longitude du terminateur ascendant, c'est-à-dire de la ligne séparant l'hémisphère éclairé par le Soleil de celui qui ne l'est pas et sur laquelle le Soleil est perçu comme se levant, mesurée à partir du premier méridien de cet objet. Par extension, la colongitude d'un point d'un objet céleste est égale à celle du terminateur lorsque celui-ci atteint ce point.

La notion de colongitude est surtout utilisée à propos de la Lune et l'on parle dans ce cas de colongitude sélénographique (ou colongitude lunaire). Au cours d'une lunaison, la valeur de la colongitude sélénographique passe de 0° à 359° avec une progression d'environ 12,19° sélénographiques par jour, soit 0,508° par heure. L'avance du terminateur est observable sur l'espace d'un quart d'heure à l'aide d'un petit instrument à fort grossissement (environ 100 fois).

Le lever du Soleil atteint le premier méridien lunaire lorsque la Lune est à son premier quartier. À cet endroit, la colongitude sélénographique est définie comme égale à 0°. Ainsi, la colongitude passe à 90° à la pleine Lune, 180° au dernier quartier et 270° à la nouvelle Lune. La colongitude du terminateur descendant est quant à elle égale la colongitude sélénographique plus 180°.

Tous les reliefs situés sur la même ligne du terminateur, donc éclairés sous le même angle par le Soleil, présentent la même colongitude. Cette valeur est mentionnée dans les almanachs d'astronomie et les atlas lunaires. Elle est d'un intérêt particulier car le faible angle d'incidence de la lumière au terminateur permet de mettre en valeur les caractéristiques du relief grâce aux ombres nettes qu'elle projette : les régions situées près du terminateur sont généralement les plus favorables pour une observation ou une photographie au télescope.

La colongitude lunaire permet de mesurer la hauteur des reliefs grâce à la formule suivante :

{\displaystyle H=L\times \tan J}

H est la hauteur du relief considéré, L est la longueur apparente de l'ombre projetée et J est la colongitude.

 

Utilisation de l'atlas photographique

Dans l'atlas photographique on trouvera la valeur de la colongitude ainsi que les valeurs de la libration pour la date de prise de vue de la photo

Pour la libration il y a 2 parametres l et b. Cela correspond au déplacement en degré du centre de la face visible de la Lune de coordonnées 0° 0°. Le déplacement de ce point central est dû aux balancements de la Lune sur son orbite qui dégagent des zones sur la péripherie de la zone visible, nous permettant d'accéder à des zones normalement non visibles.

Pour certaines photos il y a accès à d'autres photos de détails en cliquant sur zoom. Il est possible de revenir vers la carte en cliquant sur son numéro

 

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