- Lois
- Rotation et translation de la Lune
- Autres mouvements de la Lune
- Rotation de la Terre
- Traduction de la Terre
- Autres mouvements de la Terre
- Références
Les mouvements de la Terre et de la Lune ont leur origine, d'une part, dans l'attraction gravitationnelle de chacun exerce de l'autre et, d'autre part, dans l'attraction que le Soleil exerce à son tour sur tous les corps du système solaire.
La Terre et la Lune ont toutes deux des mouvements de rotation autour de leur propre axe et de translation, ceux-ci étant les plus importants. Mais ils subissent également d'autres mouvements secondaires d'équilibres et d'oscillations, car ils ne sont pas des objets ponctuels, mais ont des dimensions appréciables et ne sont pas non plus parfaitement sphériques.
Figure 1. Plans orbitaux de la Terre et de la Lune, avec les inclinaisons des axes respectifs et la distance entre les centres et le centre de gravité. Source: Wikimedia Commons. Image de la Terre de la NASA; arrangement par brews_ohare
La Terre et la Lune sont considérées comme un système isolé d'objets de taille mesurable, tournant autour de leur centre de masse, situé sur la ligne qui rejoint les centres respectifs.
Ce point est plus proche de la Terre que de la Lune, ayant la première plus grande masse. Il est situé à environ 4641 km du centre de la Terre et s'appelle le centre de gravité.
Lois
Les mouvements de la Lune sont régis par les lois de Cassini, énoncées en 1693 par Giovanni Cassini (1625-1712):
-La Lune a une rotation synchrone avec la Terre, puisqu'elle a la même période de rotation et de translation, de cette façon elle montre toujours le même visage aux observateurs terrestres.
-L'inclinaison du plan équatorial lunaire et de l'écliptique est constante.
-L'axe de rotation lunaire, la normale à l'écliptique -le plan orbital de la Terre- et la normale au plan orbital de la Lune sont coplanaires.
Rotation et translation de la Lune
La lune effectue un mouvement de rotation autour de son propre axe en 27,32 jours environ. Cette période de rotation est appelée le mois sidéral. Selon la première loi de Cassini, c'est aussi le temps qu'il faut à la Lune pour orbiter autour de la Terre.
Figure 2. Animation montrant le mouvement du système Terre-Lune autour du centre de gravité. Source: Wikimedia Commons
La rotation synchrone est responsable du fait que les observateurs de la Terre voient toujours le même côté de la Lune.
Pour sa part, le mois synodique est le temps qui s'écoule entre deux phases lunaires identiques et successives.
Le mois synodique dure 29,53 jours et c'est parce que la Terre n'est pas immobile pendant que la Lune tourne autour d'elle. Pour que les positions relatives Terre-Soleil-Lune soient à nouveau les mêmes, la Terre doit avancer de 27 ° dans son mouvement de translation autour du Soleil.
La Lune se déplace également autour de la Terre suivant une orbite elliptique avec une très petite excentricité. L'excentricité d'une ellipse est une mesure de son aplatissement. Cette petite valeur signifie que la trajectoire de la Lune est presque circulaire, qu'elle parcourt à une vitesse de 1 km / s.
Les orbites de la Terre et de la Lune se croisent en des points appelés nœuds, ce qui rend les éclipses possibles, car vu de la Terre, les tailles apparentes du Soleil et de la Lune sont très similaires.
Autres mouvements de la Lune
En raison de l'orbite elliptique que la Lune suit autour de la Terre et son axe de rotation est incliné de 6,60 ° par rapport à la perpendiculaire du plan orbital (voir figure 1), il y a des mouvements appelés librations. Grâce à eux, nous pouvons voir un petit pourcentage de l'autre côté de la Lune, environ 9%.
Les survols les plus notables sont en longitude et en latitude. Les librations en longitude sont dues au fait que, étant l'orbite elliptique, la vitesse de translation est plus grande au périgée - plus proche de la Terre - qu'à l'apogée - plus éloignée de la Terre.
De cette façon, une petite partie de la surface près du méridien de bord devient visible, celle qui se trouve juste à l'est dudit méridien lorsque la Lune est entre périgée et apogée.
De même, la partie de la surface légèrement à l'ouest devient visible lorsque la Lune est entre l'apogée et le périgée.
Pour sa part, la libration en latitude résulte de l'inclinaison de l'axe de rotation. Ainsi, certaines parties de la Lune qui sont un peu au nord ou un peu au sud, peuvent être vues de la Terre, selon le moment. La période de ce vol stationnaire est d'un mois draconique, d'une durée d'environ 27 jours et 5 heures.
L'animation suivante montre des vues simulées de la Lune pendant un mois:
Rotation de la Terre
La Terre tourne autour de l'axe de la Terre dans une direction ouest-est, dont la période est de 1 jour ou plus précisément 23 heures, 56 minutes et 3,5 secondes.
La vitesse de rotation de la Terre est de 1600 km / h à l'équateur, et diminue jusqu'à ce qu'elle disparaisse juste aux pôles, là où passe l'axe de rotation, qui est incliné de 23,44 ° par rapport au plan orbital de la Terre, connu sous le nom de l'écliptique (voir figure 1).
Ce mouvement est responsable de l'apparition du jour et de la nuit, qui régit la vie des gens. Pendant environ 12 heures (cela varie selon la latitude et la saison), un hémisphère terrestre reçoit la lumière du soleil et a une température plus élevée, tandis que l'autre est dans l'obscurité et la température baisse.
La rotation de la Terre est due à la façon dont la Terre s'est formée. Le nuage de matière qui a donné naissance au système solaire a dû tourner pour compacter la matière. Mais la rotation a un moment angulaire associé, qui en l'absence de couples externes est conservé.
Le Soleil, les planètes et les autres membres du système solaire, considérés comme un système isolé, ont ce moment cinétique, réparti entre leurs membres.
C'est pourquoi chaque planète a son propre mouvement de rotation d'ouest en est, à l'exception de Vénus et Uranus, qui font le contraire, peut-être en raison d'une collision avec un autre grand corps.
Traduction de la Terre
La Terre effectue également un mouvement de révolution autour du Soleil, dont la période est d'un peu plus d'un an. L'origine de ce mouvement réside dans l'attraction gravitationnelle qu'exerce le Soleil.
Dans ce mouvement, la Terre décrit une orbite elliptique, toujours en accord avec les lois de Kepler du mouvement planétaire. Pour un observateur situé au pôle Nord, ce mouvement se fait dans le sens antihoraire.
Comme pour la Lune, l'excentricité de l'ellipse qui décrit la Terre est assez petite. Ensuite, l'orbite de la Terre s'approche d'une circonférence de rayon 150 x 10 6. Cette valeur est utilisée en astronomie pour définir une unité de distance appelée unité astronomique ou UA, largement utilisée pour exprimer les distances au sein du système solaire.
Figure 3. Mouvement de la translation de la Terre autour du Soleil Source: Wikimedia Commons.
La longueur totale de cette ellipse est de 930 millions de kilomètres, que la Terre parcourt à une vitesse de 30 km / s.
L'axe de rotation de la Terre est incliné de 23,44 ° par rapport à la normale à l'écliptique. Pour cette raison, alors que notre planète parcourt son orbite autour du Soleil, l'un de ses hémisphères est plus exposé aux rayons solaires, produisant de l'été, tandis que dans l'autre, l'exposition est moindre et l'hiver survient.
Autres mouvements de la Terre
La Terre n'est pas une sphère parfaite, mais un ellipsoïde aplati aux pôles. Ainsi, le renflement équatorial provoque un lent mouvement de roulement sur Terre appelé précession.
Dans ce mouvement, l'axe de la terre tourne autour du pôle de l'écliptique, traçant un cône imaginaire, comme on peut le voir sur la figure suivante:
Figure. Mouvements de précession et de nutation de la Terre. Source: Wikimedia Commons.
Il faut 25 767 ans à la Terre pour retracer ce cône. Superposé à la précession est un autre mouvement alternatif de l'axe, appelé nutation, causé par l'attraction gravitationnelle de la Lune sur le renflement équatorial et a une période de 18,6 ans.
Références
- Oster, L. (1984). Astronomie moderne. Éditorial Reverte. 37-52.
- Tipler, P. Physique pour la science et l'ingénierie. Volume 1. 5e. Édition. 314-316
- Pourquoi la Terre tourne-t-elle? Récupéré de: spaceplace.nasa.gov.
- Wikipédia. Barycenter. Récupéré de: es.wikipedia.org.
- Wikipédia. Mouvements de la Terre. Récupéré de: es.wikipedia.org.