Pourquoi la Lune a des phases

D'une nouvelle lune à la suivante, il s'écoule 29.53 jours, soit environ deux jours de plus qu'un tour autour de la Terre.

Toujours éclairée à moitié

Le Soleil est la seule étoile du système solaire et sa principale source de lumière visible. La Lune est une roche sombre qui réfléchit la lumière solaire. À tout instant, le Soleil éclaire exactement la moitié qui lui fait face. Au fil du mois, c'est la part de cette moitié tournée vers nous qui change. Quand la Lune se trouve à peu près entre la Terre et le Soleil, sa face éclairée nous tourne le dos : nous voyons la face sombre, c'est la nouvelle lune. Quand elle se trouve de l'autre côté de la Terre par rapport au Soleil, nous regardons directement la moitié éclairée : c'est la pleine lune.

Entre les deux, nous voyons une partie de la moitié éclairée. L'angle entre le Soleil et la Lune vus depuis la Terre, appelé élongation, est utile ici. La fraction du disque lunaire qui paraît éclairée vaut (1 − cos E) ÷ 2, où E désigne cet angle. À 0°, la formule donne 0 : une nouvelle lune. À 90°, elle donne exactement la moitié : le premier quartier. À 180°, elle donne 1 : une pleine lune. L'affichage du modèle utilise cette formule ; tu peux donc le vérifier au jour de ton choix.

Les huit phases se succèdent ainsi : nouvelle lune, premier croissant, premier quartier, lune gibbeuse croissante, pleine lune, lune gibbeuse décroissante, dernier quartier (aussi appelé troisième quartier) et dernier croissant. « Croissante » signifie que la part éclairée augmente, « décroissante » qu'elle diminue. La NASA relève un piège dans le mot quartier. Le premier quartier ressemble à un demi-disque, mais nous voyons la moitié de la moitié éclairée, donc un quart de la Lune entière. Le nom désigne la position dans le cycle, au quart du parcours.

Pourquoi 29.53 jours et non 27.32

La Lune fait un tour autour de la Terre en 27.32 jours par rapport aux étoiles. Mais une phase dépend de sa position par rapport au Soleil, qui ne reste pas immobile dans notre ciel. Pendant ce tour, la Terre avance d'environ 27° sur son orbite. Il faut donc un peu plus de deux jours supplémentaires à la Lune pour retrouver le même angle avec le Soleil. Les deux périodes sont liées par une règle simple : 1 ÷ 27.3217 − 1 ÷ 365.256 = 1 ÷ 29.53. La NASA donne 29.53 jours pour le mois synodique, d'une nouvelle lune à la suivante.

Ce décalage explique aussi pourquoi la Lune se lève chaque jour plus tard. Elle avance quotidiennement d'environ 12° vers l'est par rapport au Soleil et se lève donc, en moyenne, environ 50 minutes plus tard que la veille (24 heures ÷ 29.53 ≈ 49 minutes). Chaque phase a ainsi ses horaires. La pleine lune se lève vers le coucher du Soleil et se couche vers son lever : elle reste visible toute la nuit. Le premier quartier se lève vers midi et se couche vers minuit. La nouvelle lune se lève et se couche avec le Soleil, ce qui la rend invisible.

Le lieu d'observation inverse l'image. Dans l'hémisphère Nord, la Lune croissante est éclairée à droite et la Lune décroissante à gauche. Depuis l'Australie ou l'Afrique du Sud, la même Lune paraît retournée : elle est éclairée à gauche lorsqu'elle croît. Essaie le bouton Vue du Sud. Par temps clair, regarde aussi la partie sombre d'un croissant : elle brille souvent faiblement. C'est la lumière cendrée, de la lumière solaire réfléchie par la Terre vers la Lune, puis vers tes yeux.