Comment se forment les phases de la Lune et pourquoi elles commandent les marées océaniques
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En bref
Les phases de la Lune changent parce que la lumière solaire frappe différentes parties de sa surface à mesure qu'elle orbite autour de la Terre, non pas à cause de l'ombre terrestre; un cycle complet de phases, appelé mois synodique, dure en moyenne 29,5 jours. Cette même Lune exerce aussi une attraction gravitationnelle inégale sur les océans terrestres, créant deux marées hautes et deux marées basses approximativement toutes les 24 heures et 50 minutes, le Soleil renforçant ou affaiblissant cette attraction deux fois par mois.
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Ce qui fait que la Lune semble changer de forme
La Lune ne produit pas sa propre lumière. Elle réfléchit la lumière solaire, et au fur et à mesure qu'elle orbite autour de la Terre, l'angle entre le Soleil, la Lune et la Terre change constamment. Cette géométrie changeante signifie qu'une tranche différente de la moitié illuminée de la Lune fait face à la Terre de nuit en nuit, selon le Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA. Le changement visible n'est pas causé par l'ombre terrestre; cela ne se produit que lors d'une éclipse lunaire.
Un cycle complet de phases, de la nouvelle lune à la nouvelle lune, s'appelle mois synodique. Le Département des applications astronomiques de l'Observatoire naval des États-Unis définit précisément le mois par la séparation angulaire entre la Lune et le Soleil le long de l'écliptique: nouvelle lune à 0 degré, premier quartier à 90 degrés, pleine lune à 180 degrés et dernier quartier à 270 degrés. La durée moyenne de ce cycle est de 29,5 jours.
Les huit phases dans l'ordre
Nouvelle Lune — la Lune se situe entre la Terre et le Soleil; le côté qui fait face à la Terre n'est pas illuminé
Croissant Croissant — un mince croissant de lumière grandit sur le bord droit (pour les observateurs de l'hémisphère nord)
Premier Quartier — la moitié droite du disque lunaire est illuminée
Gibbeuse Croissante — plus de la moitié est illuminée, mais pas encore pleine
Pleine Lune — la Terre se situe approximativement entre le Soleil et la Lune, ainsi toute la face visible est illuminée
Gibbeuse Décroissante — la portion illuminée commence à rétrécir
Dernier (Troisième) Quartier — la moitié gauche est illuminée
Croissant Décroissant — un fin croissant demeure avant que le cycle ne retourne à la nouvelle lune
Comment la Lune tire sur les océans terrestres
Les marées ne sont pas causées par la Lune soulevant l'eau d'une simple façon. La division des Sciences de la NASA explique que la gravité de la Lune est légèrement plus forte du côté de la Terre le plus proche et plus faible du côté opposé. Cette différence dans la traction — appelée force de marée — étire l'eau terrestre (et, dans une très minuscule mesure, son corps solide) en une forme allongée, produisant un renflement d'eau du côté faisant face à la Lune et un deuxième renflement du côté opposé.
Au fur et à mesure que la Terre tourne sous ces deux renflements, la plupart des côtes traversent une marée haute, puis une marée basse, deux fois en approximativement un jour. Le Service national des satellites environnementaux, des données et de l'information (NESDIS) de la NOAA déclare que cela produit deux marées hautes et deux marées basses approximativement toutes les 24 heures et 50 minutes — légèrement plus qu'un jour de 24 heures parce que la Lune elle-même se déplace également dans son orbite.
Pourquoi les marées sont parfois plus grandes: marées de vive-eau et marées de morte-eau
Le Soleil tire aussi sur les océans terrestres, mais parce qu'il est à peu près 390 fois plus loin que la Lune, la NASA note que sa force de marée est un peu moins de la moitié de celle de la Lune. Que cette traction solaire s'ajoute ou se soustraie à celle de la Lune dépend de l'alignement des trois corps, qui se répète sur un rythme d'approximativement deux semaines lié aux phases lunaires.
Marées de vive-eau vs. marées de morte-eau
Caractéristique
Marée de vive-eau
Marée de morte-eau
Quand elle se produit
Pleine Lune ou Nouvelle Lune
Premier Quartier ou Dernier Quartier
Alignement Soleil-Lune-Terre
En ligne (syzygie)
Approximativement à angles droits
Effet sur la traction gravitationnelle
Les tractions solaire et lunaire se combinent
La traction solaire annule partiellement la traction lunaire
Amplitude de marée résultante
Des marées hautes plus hautes, des marées basses plus basses
Une différence plus petite entre marée haute et basse
Fréquence
Approximativement toutes les deux semaines
Approximativement toutes les deux semaines, décalée par rapport aux marées de vive-eau
La NOAA et la NASA décrivent toutes deux les marées de vive-eau comme se produisant lors des phases de pleine lune ou nouvelle lune, lorsque la Terre, le Soleil et la Lune s'alignent et que les effets gravitationnels des deux corps se combinent. Les marées de morte-eau suivent approximativement une semaine plus tard, autour des phases de premier ou dernier quartier, lorsque le Soleil se situe approximativement à un angle droit par rapport à la Lune vu de la Terre et compense partiellement la traction de la Lune, produisant une différence plus petite entre l'eau haute et basse.
La gravité de la Lune tire sur la Terre, elle décale la masse terrestre, déformant sa forme très légèrement en celle d'un ballon de rugby — allongée à l'équateur et raccourcie aux pôles.
— NASA Science (science.nasa.gov)
Vos questions
Combien de temps dure un cycle complet de phases lunaires?
Un cycle complet de nouvelle lune à nouvelle lune, appelé mois synodique, dure en moyenne 29,5 jours, selon l'Observatoire naval des États-Unis.
Pourquoi y a-t-il deux marées hautes par jour au lieu d'une?
La traction gravitationnelle inégale de la Lune crée un renflement d'eau du côté de la Terre qui fait face à la Lune et un deuxième renflement du côté opposé; au fur et à mesure que la Terre tourne à travers les deux renflements, la plupart des côtes obtiennent deux marées hautes et deux marées basses approximativement toutes les 24 heures et 50 minutes, selon NOAA NESDIS.
Le Soleil affecte-t-il les marées, ou seulement la Lune?
Les deux affectent les marées. La NASA déclare que la force de marée du Soleil est un peu moins de la moitié de celle de la Lune en raison de sa distance beaucoup plus grande, mais elle renforce néanmoins les marées lors des pleines et nouvelles lunes (marées de vive-eau) et les affaiblit lors des quartiers de lune (marées de morte-eau).
Quelle est la différence entre une marée de vive-eau et une marée de morte-eau?
Les marées de vive-eau apportent les marées hautes les plus hautes et les marées basses les plus basses et se produisent lors de la pleine lune ou nouvelle lune, lorsque le Soleil, la Terre et la Lune s'alignent. Les marées de morte-eau sont plus modérées et se produisent approximativement une semaine plus tard, près des phases de premier ou dernier quartier, lorsque la traction du Soleil annule partiellement celle de la Lune.
L'ombre de la Lune sur la Terre cause-t-elle ses phases?
Non. Les phases de la Lune sont causées par l'évolution des angles de lumière solaire sur la surface de la Lune lorsqu'elle orbite autour de la Terre, non par l'ombre terrestre; l'ombre terrestre affecte seulement la Lune lors d'une éclipse lunaire, un événement séparé et beaucoup plus rare.
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