Ce phénomène est dû à la distance qui sépare la Terre de ces corps célestes : ils sont tellement loin et tellement hauts au-dessus de nos têtes que la distance que nous parcourons sur Terre est relativement insignifiante par rapport à cet éloignement.
Quand tu fais un trajet la nuit et que tu observes la lune, tu peux avoir l'impression qu'elle semble avancer en même temps que toi, qu'elle est toujours au même endroit au-dessus de ta voiture ou de ton train! C'est ce qu'on appelle une illusion d'optique.
Une question de perception
Commençons par régler un point très important : non, la Lune ne nous suit pas réellement. C'est simplement une question de perception… et de mathématiques.
La Lune tourne autour de la Terre un peu comme une petite pierre au bout d'un fil que tu ferais tourner très vite autour de toi. Ce fil invisible qui lie la Terre à la Lune l'empêche de « tomber » dans le vide et la maintient sur son orbite. La Lune fait le tour de la Terre en 27 jours et 8 heures.
Les mouvements de la lune. La Lune se déplace autour de la Terre selon une orbite dont le plan est très proche de celui de l'écliptique du Soleil. Elle tourne également sur elle-même dans le même temps qu'elle décrit son orbite autour de la Terre ce qui explique qu'elle nous présente toujours la même face.
La Terre fait un tour sur elle-même en 24 heures et un tour du Soleil en 365 jours. Nous connaissons cet énoncé par coeur depuis l'enfance, et pourtant il n'est pas rigoureusement exact. Ainsi, en 2020, notre planète a tourné sur son axe plus rapidement qu'elle ne l'avait fait en un demi-siècle.
Pendant que la Lune orbite autour de la Terre, elle « décroît » et la surface illuminée par le Soleil diminue. Cela continue jusqu'à ce que la Lune disparaisse totalement lors de la nouvelle Lune, lorsqu'elle est située entre la Terre et le Soleil et que donc la moitié illuminée ne peut être vue à partir de la Terre.
Quand la Lune est en phase pleine, nous ne pouvons pas la voir en plein jour. Les 3 astres forment un alignement mais la Terre se trouve entre le Soleil et la Lune. En plein jour, on lui tourne le dos. Les jours qui suivent la pleine lune, à sa phase décroissante, on peut apercevoir, le matin, sa partie gauche.
Vous vous demandez peut-être pourquoi la Lune ne tombe pas sur Terre comme le ferait une pomme depuis un arbre. C'est parce que la Lune n'est jamais immobile : elle est constamment en mouvement autour de la Terre. Sans la force de gravité de la Terre, la Lune se contenterait de flotter dans l'espace.
La Gravité n'est en fait pas une force qui attire, mais un phénomène qui modifie l'espace autour de lui. En quelque sorte, un rayon lumineux va donc toujours tout droit mais dans un espace courbé par la gravitation. C'est exactement la même chose pour la Terre. Elle ne tourne pas autour du Soleil !
Ce mouvement du Soleil est en fait une illusion. Le Soleil se déplace par rapport aux autres étoiles, mais sur des périodes bien plus longues. La Terre tourne autour du Soleil, sur une période approximative de 365,25 jours. Le mouvement apparent du Soleil s'explique en fait par la rotation de la Terre sur elle-même.
Avec d'autres astronomes, George Darwin (1845–1912), l'un des fils du célèbre Charles Darwin, proposa donc que la Lune soit un morceau de la Terre. En rotation très rapide en ces temps anciens, la force centrifuge aurait arraché un morceau de la surface terrestre, morceau qui se mit en orbite autour de la Terre.
Blanchir ses vêtements avec la lune peut paraître farfelu et pourtant c'est prouvé scientifiquement. Une réaction photochimique produit naturellement du peroxyde d'hydrogène qui se solubilise dans l'eau des gouttes de rosée du matin.
Ce ne sont donc pas les rayons renvoyés par la Lune qui, par un tour de baguette magique, vont éclaircir nos draps, mais bien le peroxyde d'hydrogène. Le mécanisme de dissolution est complexe mais peut se produire aussi bien sur du linge que sur des métaux.
Le Soleil s'en mêle
Nos yeux sont plus sensibles à la couleur jaune durant la nuit, voilà pourquoi elle nous apparaît blonde. Par contre au lever ou au coucher, sa lumière réfléchie traverse une couche plus épaisse de notre atmosphère. Le rouge est moins absorbé que le bleu. La Lune devient ainsi rouge-orangée.
Un jour d'automne en regardant une pomme tomber de son arbre, il réalise qu'une force attire la pomme vers la Terre, la force de gravitation. La même que celle qui s'exerce sur la Lune. Or la Lune ne tombe pas sur notre tête car elle tourne autour de la Terre.
Pourquoi ne s'écrasent-ils pas sur la Terre ? Parce qu'ils tournent autour, bien sûr. La force d'inertie qui permet à la station ISS de rester en orbite autour du globe s'annule avec la gravitation (le mot qui désigne la gravité dans l'espace) qui l'attire vers son centre.
Cette coloration qui peut aller du blanc cassé au rouge-sang, s'explique par la filtration par l'atmosphère terrestre de la lumière du Soleil qui éclaire la Lune. Mais la lune rose est simplement l'héritage de l'expression anglaise « pink moon », qui désigne la première pleine lune du printemps.
Et bien oui, la Lune tourne bien sur elle même. Sa rotation est identique à sa révolution sidérale. Ainsi la Lune tourne autant sur elle même qu'elle ne tourne autour de la Terre. Ce phénomène de rotation dite synchrone est un état d'équilibre gravitationnel dû aux effets de marées entre la Terre et la Lune.
Elle paraît blanche la journée parce qu'elle est voilée par le bleu du ciel. Elle paraît blanche la nuit parce que nous sommes entourés de sources de lumière tirant fortement vers le jaune en comparaison (ampoule électrique : 2800 K).
D'abord, pas de panique, l'absence de la Lune n'aurait aucun effet sur la gravité de la Terre. En revanche, elle serait désastreuse pour autre chose : sans la Lune, le Soleil serait le seul à influencer les marées. Les grandes marées se produiraient alors tous les jours à midi et à minuit !
Au fur et à mesure que la Terre tourne, la partie affectée par l'attraction lunaire change, créant une marée haute toutes les 12 heures. De plus, la Lune permet de stabiliser l'axe de rotation de la Terre, et donc son climat.
La Lune n'émet pas sa propre lumière. Elle est éclairée par le Soleil. Nous voyons sa partie qui est éclairée, et le reste est à l'ombre.
C'est la pesanteur du soleil. En effet, le soleil attire la Terre, mais la Terre – en tournant – résiste à cette force, comme la balle résiste à la corde. Cette résistance contrarie l'attraction du soleil, et la terre continue sa course selon un itinéraire régulier : une orbite.