Astronomie

Pourquoi le mouvement de la lune est-il plus compliqué que celui de ces planètes ?

Pourquoi le mouvement de la lune est-il plus compliqué que celui de ces planètes ?

Je ne suis bien sûr pas un expert en astronomie. Mais d'après la littérature, j'ai l'impression que le mouvement lunaire est très compliqué. Il semble que Kepler puisse donner un sens au mouvement des planètes mais ne peut pas le faire pour la lune.

Alors, pourquoi le mouvement de la lune est-il plus compliqué que celui de planètes comme Mars ?


Le mouvement képlérien serait un moyen correct d'expliquer l'orbite de la Lune autour de la Terre si le Soleil, Vénus, Jupiter et toutes les autres planètes n'étaient pas présents, si la Lune ne s'éloignait pas lentement de la Terre en raison de l'accélération des marées, et si la gravité newtonienne décrivait correctement la physique sous-jacente. Rien de tout cela n'est le cas.

Dans le cas de la modélisation des comportements des principaux objets qui composent le système solaire (c'est-à-dire le Soleil et les huit planètes), les perturbations impliquant des planètes interagissant entre elles, en particulier avec Jupiter, rendent les orbites des planètes légèrement non képlériennes. Le fait que l'univers soit relativiste plutôt que newtonien rend célèbre l'orbite de Mercure d'une manière que même la prise en compte des perturbations planétaires ne peut expliquer. Cela dit, le mouvement képlérien est une assez bonne approximation en ce qui concerne le Soleil et les huit planètes.

Il n'en est pas de même pour la Lune. Son orbite est notamment non képlérienne, même en l'espace d'un mois seulement. Ptolémée (après coup) et Brahé (également après coup) ont tous deux remarqué des irrégularités dans le mouvement de la Lune qui ne peuvent pas être expliquées en termes d'orbites elliptiques képlériennes dans lesquelles la surface balayée par unité de temps est constante.

Newton a expliqué certains de ces effets en remarquant que le Soleil est un énorme perturbateur de l'orbite de la Lune autour de la Terre. Newton n'a pas tout à fait réussi dans cette entreprise ; les outils mathématiques nécessaires pour modéliser le mouvement de la Lune n'avaient pas été développés. Le développement complet de la théorie lunaire classique a pris deux cents ans après l'époque de Newton.

Un autre facteur de complication est que la Lune s'éloigne progressivement de la Terre en raison de l'accélération des marées. Que la Lune s'éloigne lentement de la Terre a d'abord été supposé par Halley, l'un des contemporains de Newton. Un siècle après la première publication de Newton Principia, Laplace a attribué à tort cette récession lunaire uniquement aux perturbations du Soleil. Au cours des cent années suivantes, d'autres ont corrigé les calculs de Laplace et ont constaté que les perturbations solaires sont incapables d'expliquer cette récession. George Darwin (le fils de Charles) a expliqué la récession en termes de marées. L'explication complète ? Les gens écrivent encore des articles sur ce sujet.

La relativité crée une autre complication. Les effets relativistes sur la Lune sont très difficiles à voir étant donné les nombreux ordres de grandeur de complications plus importantes dues aux perturbations par le Soleil, Vénus, Jupiter,… et l'accélération des marées.


Une réponse à un mystère lunaire : pourquoi la gravité de la lune est-elle si inégale ?

Depuis que les premiers satellites ont été envoyés sur la Lune pour repérer les sites d'alunissage des astronautes d'Apollo, les scientifiques ont remarqué un phénomène particulier : alors que ces sondes tournaient autour de la Lune, passant au-dessus de certains cratères et bassins d'impact, elles déviaient périodiquement de leur trajectoire, plongeant vers la Lune. surface avant de remonter.

Il s'avère que la cause de ces orbites cahoteuses était la lune elle-même : au fil des ans, les scientifiques ont observé que sa gravité est plus forte dans certaines régions que d'autres, créant un champ gravitationnel « grumeleux ». En particulier, une poignée de bassins d'impact présentent une force gravitationnelle inattendue. Les scientifiques ont soupçonné que l'explication était liée à une répartition excessive de la masse sous la surface lunaire et ont surnommé ces régions concentrations de masse, ou « mascons ».

La manière exacte dont ces maçons ont vu le jour est restée un mystère – jusqu'à présent.

À l'aide des données gravimétriques à haute résolution de la mission Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) de la NASA, des chercheurs du MIT et de l'Université Purdue ont cartographié la structure de plusieurs mascons lunaires et ont découvert que leurs champs gravitationnels ressemblent à un motif en œil de bœuf : ou positive, gravité entourée d'anneaux alternés de gravité négative et positive.

Pour comprendre ce qui a causé ce modèle gravitationnel, l'équipe a créé des simulations d'impacts lunaires, ainsi que leurs répercussions géologiques sur la croûte et le manteau lunaires, à court et à long terme. Ils ont constaté que les simulations reproduisaient le modèle de cible dans un seul scénario.

Lorsqu'un astéroïde s'écrase sur la lune, il envoie de la matière s'envoler, créant une bande dense de débris autour du périmètre du cratère. L'impact envoie une onde de choc à l'intérieur de la lune, se répercutant dans la croûte et produisant une contre-onde qui attire des matériaux denses du manteau lunaire vers la surface, créant un centre dense à l'intérieur du cratère. Après des centaines de millions d'années, la surface se refroidit et se détend, créant une cible qui correspond au modèle gravitationnel d'aujourd'hui.

Cette chaîne d'événements tumultueuse a probablement cédé la place aux maçons lunaires d'aujourd'hui, explique Maria Zuber, l'E.A. Griswold Professeur de géophysique au Département des sciences de la Terre, de l'atmosphère et des planètes du MIT.

« Pour la première fois, nous avons une compréhension globale du processus qui forme les mascons », déclare Zuber, qui est également le chercheur principal du GRAIL et le vice-président de la recherche du MIT. « Il y aura certainement plus de détails qui émergeront, mais la qualité des données du GRAIL a permis de progresser rapidement sur cette question de longue date. »

Zuber et ses collègues ont publié leurs résultats cette semaine dans La science.

Cartographier un trajet cahoteux

De janvier à décembre 2012, les sondes jumelles de GRAIL, Ebb et Flow, ont orbité en tandem autour de la lune, cartographiant son champ gravitationnel en mesurant la distance changeante entre elles - une indication en temps réel de la force de l'attraction gravitationnelle de la lune. Alors que les sondes se rapprochaient de la surface de la lune vers la fin de la mission, se souvient Zuber, les ingénieurs ont dû ajuster les orbites des sondes pour contrer le tiraillement des maçons lunaires.

"Parce que le champ de gravité de la lune est si cahoteux, nous mettions les deux vaisseaux spatiaux sur une orbite circulaire, et les orbites sont immédiatement devenues elliptiques parce que le vaisseau spatial a été tiré hors de leur orbite", explique Zuber. "Nous étions toujours à moins d'une semaine de l'écrasement."

Malgré la menace imminente d'impact, les sondes ont collecté des mesures à haute résolution, que Zuber et l'équipe scientifique du GRAIL ont depuis traduites en cartes gravitationnelles détaillées. Ces cartes ont également donné aux scientifiques des mesures précises de l'épaisseur de la croûte lunaire dans une région donnée de la lune, que Jay Melosh de Purdue a intégrées dans les simulations d'impact.

Melosh a simulé le processus des impacts lunaires dans deux bassins de taille similaire sur la face proche de la lune - l'un avec des dépôts de lave, l'autre sans. Melosh a introduit les épaisseurs crustales des deux bassins dans le modèle, puis a exécuté la simulation pour voir comment le même impact affecterait chaque région.

D'après les mesures du GRAIL, le bassin contenant les dépôts de lave centraux avait une croûte plus mince que l'autre bassin. Après avoir exécuté leurs simulations, les chercheurs ont découvert qu'un impact avait créé un motif gravitationnel en œil de bœuf dans le premier bassin, mais pas dans le second – des prédictions qui correspondaient aux mesures de GRAIL.

Avoir un impact

Pourquoi la différence de signatures gravitationnelles ? La réponse, selon le groupe, réside dans l'épaisseur de la croûte au moment de l'impact : les impacts sur les régions à croûte plus mince font plus de dégâts, envoyant facilement des ondes de choc dans le manteau sous-jacent plus dense - qui, à son tour, attire des matériaux plus denses à la surface , créant un maçon. Les régions à croûte plus épaisse, en revanche, sont plus résistantes aux chocs et aux bouleversements internes.

« Des impacts importants se produisent en quelques secondes à quelques heures », déclare Zuber. « Le processus par lequel la croûte se refroidit et se remet d'un événement aussi dévastateur, c'est-à-dire des centaines de millions d'années. Nous laissons donc ces modèles parcourir le temps jusqu'à ce que la surface se refroidisse et se détende. Alors ce qu'il vous reste, c'est la gravité d'aujourd'hui.

Les résultats des simulations du groupe correspondaient précisément aux mesures de gravité réelles de GRAIL, donnant aux scientifiques l'assurance que le scénario d'impact simulé est bien ce qui a formé les mascons lunaires.

Alors que la plupart des scientifiques conviennent que les mascons de la lune sont probablement dus à des impacts importants, Laurent Montesi, professeur agrégé de géologie à l'Université du Maryland, affirme que les processus précis qui ont conduit à la formation des mascons sont un mystère depuis leur découverte il y a 45 ans. .

«Cet article propose enfin une réponse à cette énigme de longue date en incluant un modèle de bout en bout de la formation des mascons», explique Montesi, qui n'a pas contribué à cette recherche. « Il est maintenant clair que des processus géologiques se déroulant sur des millions d'années sont nécessaires pour transformer la structure produite immédiatement par l'impact en un maçon. Il est remarquable de voir à quel point les modèles de l'article reproduisent bien les structures observées. »

Zuber dit que savoir ce qui a donné naissance aux mascons lunaires peut nous aider à comprendre l'évolution de la lune, ainsi que d'autres planètes. Les mascons se sont probablement formés au cours d'une période connue sous le nom de Late Heavy Bombardment, lorsque le système solaire primitif a subi une série de collisions interplanétaires. La Terre a peut-être subi encore plus d'impacts que la Lune, bien que les cratères résultants aient depuis été effacés par l'érosion et la tectonique des plaques. L'étude des répercussions des impacts sur la Lune pourrait donc offrir des indices sur les origines de la Terre.

"C'était une période très inhospitalière pour être à la surface d'une planète", dit Zuber. « La fin de ce processus est lorsque les premiers organismes unicellulaires ont émergé sur Terre. Donc, savoir quel a été l'effet des impacts sur l'état thermique d'une planète nous renseigne très tôt sur les conditions extrêmes dans lesquelles la vie sur Terre s'est installée."


Les sondes lunaires de la NASA testeront la théorie expliquant pourquoi un côté de la lune est déséquilibré


Ce rendu d'artiste non daté montre le vaisseau spatial jumeau Grail cartographiant le champ de gravité lunaire. Les deux sondes devraient entrer en orbite autour de la Lune au cours du week-end du Nouvel An. (AP/NASA)

Elle y accroche la nuit, un disque jaune ou blanc ou orange fantasmagorique, le porteur de marées, le lanceur d'ombres romantiques. Elle croît et décroît et parfois elle devient rouge lorsque l'ombre de la Terre traverse son visage. Malgré toute sa beauté, notre lune cache un secret grumeleux et peu flatteur : elle est déséquilibrée. Son derrière est beaucoup plus épais que son devant. Et personne ne sait pourquoi.

C'est inconvenant, vraiment. Après plus de 100 missions robotiques et humaines sur la Lune, les scientifiques ne peuvent toujours pas expliquer pourquoi une moitié – la moitié que nous ne pouvons pas voir – est plus grande que l'autre.

Les sondes jumelles de la NASA qui sont arrivées sur notre satellite ce week-end pourraient enfin révéler une vérité choquante : dès le début, une plus petite lune jumelle s'est écrasée sur elle. Lorsque cet intrus a éclaboussé sa grande sœur, il s'est brisé « comme une méga-avalanche », a déclaré Erik Asphaug, le scientifique planétaire de l'Université de Californie à Santa Cruz qui a publié l'idée de la lune jumelle dans la revue Nature en août. Son co-auteur était Martin Jutzi de l'Université de Berne en Suisse.

Cette collision aurait étendu une large bosse de roche sur le dos de la lune. Là, le matériau s'est refroidi et durci en une croûte épaisse : les hautes terres lunaires de la face cachée.

"C'est l'une de ces idées que toutes sortes de gens essaieront de prouver qu'elles sont fausses", a déclaré Maria Zuber, scientifique du MIT à la tête de la nouvelle mission lunaire de la NASA. "Mais c'est extrêmement testable."

Et donc GRAIL va le tester. Conçus pour sonder l'intérieur de la lune, les deux vaisseaux spatiaux de la taille d'une machine à laver révéleront l'épaisseur de la croûte lunaire, sa couche supérieure.

Si la théorie des deux lunes est correcte, la croûte arrière sera beaucoup plus épaisse que celle de la face avant. La bosse doit se rétrécir vers l'équateur.

GRAIL pourrait également repérer une autre caractéristique cachée prédite par la théorie. Si une deuxième lune s'écrasait sur la première, la collision se serait produite lorsque la grande lune était jeune et chaude. Une fine couche d'éléments lourds en fusion comprenant de l'uranium et du potassium bouillonnait encore juste sous la croûte.

L'impact arrière aurait pressé ce liquide, le poussant vers l'avant. Là, il aurait refroidi et durci, laissant une couche révélatrice.

L'existence des deux caractéristiques – une croûte arrière épaisse et une couche mince et dense sous la croûte frontale – offrirait un solide soutien à la théorie des lunes jumelles, a déclaré Asphaug.

Lorsque Zuber a entendu l'idée pour la première fois, elle s'est moquée. "Cela va être un non-sens", se souvient-elle avoir pensé. Mais les simulations informatiques menées par Asphaug et Jutzi ont poussé Zuber à inverser la tendance. "C'est un scénario plausible", a-t-elle déclaré.

L'idée est aussi simple, un autre coup en sa faveur. En revanche, d'autres explications de l'écart avant-arrière de la lune tendent à être compliquées et insatisfaisantes.

"Il y a toutes ces théories là-bas", a déclaré Asphaug, "qui ont de grosses verrues sur elles."

Tels que: Peut-être que la face avant de la lune était terriblement malchanceuse, aplatie par sept ou huit gros rochers de l'espace. Le problème : les astéroïdes et les comètes arrivent de toutes les directions, il n'y a aucune raison pour que les impacts se regroupent. "C'est comme lancer une pièce et obtenir huit fois face", a déclaré Asphaug.

Une autre théorie suggère que la bosse arrière est un renflement de marée. Les planètes et les lunes présentent de tels renflements lorsqu'elles sont tirées – et la Terre tire beaucoup sur la lune. Le problème : les renflements de marée ont tendance à être symétriques, il devrait donc y avoir un renflement des deux côtés de la lune.

La théorie d'Asphaug nécessite une séquence d'événements très spécifique il y a environ 4,5 milliards d'années, lorsque la Terre naissante était une boule en fusion.

Bien avant l'apparition de la vie, des débris rocheux ont ricoché autour du système solaire primitif. Quelque chose de la taille de Mars s'est enfoncé dans la Terre, envoyant d'énormes boules de matière en fusion dans l'espace. Le plus gros globe a fusionné dans la lune. Cette théorie de l'impact catastrophique de la formation de la lune est largement acceptée par les scientifiques.

À cela, Asphaug et Jutzi ont ajouté une torsion : et si une seconde plus petite boule de substance terrestre était également libérée ? S'il était lancé à un angle particulier, le globe se serait fusionné en un deuxième corps et aurait dérivé derrière la lune sur à peu près la même orbite.

Après quelques millions d'années, l'attraction du soleil aurait rapproché la plus petite lune de la plus grande. Finalement, les deux corps sont entrés en collision – au ralenti. Une collision rapide aurait creusé un cratère géant. Mais une collision lente – exactement du type prédit par les simulations informatiques – aurait plaqué la petite lune à la surface, laissant des preuves à GRAIL.

C'est un hasard si GRAIL sera en mesure de tester la théorie. Zuber a proposé la mission de 400 millions de dollars il y a cinq ans, bien avant qu'Asphaug et Jutzi ne publient leur idée. Zuber voulait sonder d'autres questions plus générales : la lune a-t-elle un noyau solide ? Combien de temps la lune a-t-elle mis à refroidir après sa formation ? Et la lune avait-elle autrefois un champ magnétique ?

"Vous pourriez penser que nous savons déjà tout ce qu'il y a à savoir sur la lune", a déclaré Zuber. "Bien sûr, ce n'est pas le cas."

Les sondes jumelles GRAIL sont arrivées sur une orbite lunaire haute ce week-end, mais elles ne commenceront à collecter des données qu'en mars.

D'ici là, les propulseurs auront laissé tomber la paire à seulement 35 milles au-dessus de la surface. Volant en formation - l'une devant l'autre - les sondes cartographieront les fluctuations infimes de la gravité de la lune sur toute sa surface. Cette nouvelle carte de gravité sera 100 à 1 000 fois plus précise que les cartes actuelles. À partir de là, les scientifiques déduiront la structure interne de la lune "de la croûte au noyau", a déclaré Zuber.

Asphaug a déclaré qu'il existe un moyen encore meilleur de tester l'idée à long terme, bien que ce soit celui que GRAIL ne peut pas réaliser : étudier les roches de l'autre côté de la lune. Les astronautes d'Apollo ont collecté des centaines de livres de roches lunaires, mais toutes provenaient du côté face à la Terre.


Comment la lune est devenue étrange

Je veux dire ça littéralement. Il a beaucoup de qualités physiques qui sont assez difficiles à expliquer. Par exemple : c'est grand, un quart du diamètre de la Terre. À l'exclusion de Pluton et de Charon, c'est le rapport le plus élevé connu entre la taille de la lune et la taille du corps des parents pour tous les grands objets du système solaire.

Il y a plus. Toutes les autres lunes du système solaire orbitent au-dessus de l'équateur de leur planète mère. L'orbite de notre Lune est inclinée de beaucoup plus, elle est en fait inclinée de 5° par rapport au plan orbital de la Terre autour du Soleil, la Terre elle-même est inclinée de 23° par rapport à cette. * Aussi étrangement, bien qu'il existe quelques différences, dans l'ensemble, sa composition est similaire à celle de la Terre. C'est inhabituel aussi, la plupart des lunes sont très différentes de leurs planètes.

Beaucoup de ces problèmes avec notre Lune ont été résolus lorsque l'hypothèse de l'impact géant a été proposée. Au début du système solaire, un disque de matière tournait autour du Soleil, et c'est à partir de ce disque que les planètes se sont formées. De petits corps se sont condensés, sont entrés en collision et sont devenus des planètes. À un moment donné, des dizaines de millions d'années après sa formation initiale, la Terre a été frappée par un objet de la taille de Mars à un angle de vue. Cela a projeté une énorme quantité de matière dans l'espace, qui a formé un disque au-dessus de l'équateur terrestre. La Lune s'est fusionnée à partir de cet éjecta et la Terre a tourné rapidement, avec une journée de cinq heures seulement. Au fil du temps, les interactions entre la Terre et la Lune ont ralenti notre rotation et déplacé la Lune loin de la Terre vers l'endroit où nous la voyons maintenant.

Cela explique en grande partie l'étrangeté que nous voyons de la Lune. Sa taille inhabituelle est due à la grande quantité de matière projetée dans l'espace, par exemple. Mais il y a des problèmes. Si la Lune s'est formée au-dessus de l'équateur, pourquoi son orbite est-elle tellement inclinée maintenant ? De plus, dans les modèles d'impact, la Lune devrait avoir beaucoup de matière provenant de l'impacteur, mais est plutôt plus proche d'une composition semblable à celle de la Terre. Pourquoi?

Un groupe de scientifiques pense avoir trouvé la réponse. Et en prime, cela explique encore une autre chose étrange : pourquoi la Terre est inclinée de 23° par rapport à son orbite.

Ce qu'ils proposent est une modification de l'idée d'impact géant. Dans leur modèle, ils ont un beaucoup impact plus énergétique. L'énorme puissance de la collision a fait tourner la Terre avec une journée de deux heures, plus vite que dans l'hypothèse classique de l'impact. L'énergie plus élevée signifiait également que le matériau éjecté se mélangeait beaucoup plus, de sorte que la Terre et la Lune se sont retrouvées avec des compositions similaires.

Vient ensuite la partie vraiment étrange. Vous savez comment un enfant sur une balançoire peut faire monter son arc en pompant ses jambes ? En faisant cela, ils transfèrent l'énergie du mouvement de leurs jambes dans la balançoire. Mais ils doivent le faire correctement pour que cela fonctionne, le faire juste au bon moment dans l'arc. Quand deux cycles s'alignent comme ça, c'est ce qu'on appelle une résonance, et c'est un énorme influence sur les mouvements des lunes et autres corps.

Après la formation de la Lune, elle a commencé à s'éloigner de la Terre en raison de la danse compliquée de la gravité et des marées. J'explique comment cela fonctionne dans Crash Course Astronomy: Tides, si vous voulez les détails. Le résultat est que l'orbite de la Lune s'est lentement étendue et que la rotation de la Terre a ralenti.

Dans le nouveau modèle, cependant, il y a une torsion: l'impact géant a serré la Terre durement, à tel point que le pôle de notre planète était plus orienté vers le Soleil qu'il ne l'est maintenant. Cela change l'évolution des marées de la Lune. Au fur et à mesure qu'il s'éloignait, il a subi une série de résonances, certaines reliant la façon dont il s'est éloigné de la Terre avec le mouvement de la Terre autour du Soleil (comme la façon dont les jambes d'un enfant se connectent au mouvement de la balançoire).

Ce que les scientifiques ont découvert dans leurs modèles, c'est que cela affectait à la fois l'inclinaison de l'orbite de la Lune et l'inclinaison de la Terre elle-même. Au fur et à mesure que l'orbite de la Lune s'étendait, elle se déplaçait également, changeant son orientation. Les marées de la Lune ont tiré sur la Terre pendant tout ce temps, attirant finalement la Terre plus près d'être debout (l'orbite de la Terre n'a cependant pas été affectée).

En fin de compte, la Lune s'est installée dans son orbite actuelle, inclinée de 5° par rapport au plan orbital de la Terre, et la planète est restée à son inclinaison de 23° par rapport à son orbite autour du Soleil. Cette vidéo montre les effets graphiquement :

Le Soleil est à gauche et l'axe de la Terre pointe près de lui. Au fil du temps (à partir de moins d'un million d'années après l'impact), l'orbite de la Lune change d'orientation, d'inclinaison et de forme, et l'axe de la Terre change également.

J'ai omis beaucoup de détails car ils sont compliqués et demanderaient beaucoup à expliquer (n'hésitez pas à lire le journal, mais il y en a beaucoup). Pourtant, c'est la viande de celui-ci. La grande question est : est-ce ce qui s'est réellement passé il y a environ 4,5 milliards d'années ?

C'est une question différente. Ce n'est pas parce que cette nouvelle idée explique plus de choses que nous voyons maintenant que les choses sont correctes. Beaucoup d'autres idées sont venues, et sans aucun doute d'autres le seront. Peut-être que cette idée est correcte et doit encore être modifiée (par exemple, nous savons que beaucoup de choses se sont produites après que la Lune a formé sa face cachée et sa face cachée sont vraiment différentes, et plus d'hypothèses ont été proposées pour expliquer cela). Peut-être que quelque chose de mieux viendra qui explique encore plus.

Mais c'est scientifique ! Pendant longtemps, des siècles, des millénaires, nous n'avons eu que des suppositions sur la formation de la Lune. Au fur et à mesure que nous l'étudiions, nous en avons appris davantage à son sujet et avons pu faire quelques hypothèses. Ensuite, nous sommes allés là-bas et avons obtenu des échantillons, des morceaux de la Lune que nous pouvions étudier en laboratoire. D'autres mystères ont fait surface, et l'idée de l'impact géant en a expliqué beaucoup. Mais il a été modifié, encore et encore, peaufiné ici et là, et maintenant nous pourrions très bien nous rapprocher de l'histoire complète de la naissance de notre gigantesque satellite.

Il y a beaucoup de raisons pour lesquelles j'aime la science, mais l'une d'entre elles est qu'elle ne recule pas devant les grandes histoires et accepte les changements pour améliorer l'histoire.

*Correction, 1er déc. 2016 : J'ai écrit à l'origine que la Lune est inclinée de 5° par rapport à l'équateur terrestre, et non au plan orbital de la Terre.


Mouvement de la Lune contre la voûte étoilée

Le Soleil fait le tour de la voûte étoilée une fois par an, la Lune fait le tour complet tous les mois.

Suit-il la même trajectoire que le Soleil ?

La réponse est non, mais c'est proche. Elle reste toujours à moins de 5 degrés de l'écliptique, donc elle passe par le même ensemble de constellations, "la Lune est dans la Septième Maison" et tout ça. En fait, les « maisons » - les signes du zodiaque - sont définies pour occuper une bande d'étoiles qui s'étend de huit degrés de chaque côté de l'écliptique, parce qu'elle s'avère suffisamment large pour que le Soleil, la Lune et tous les planètes s'y trouvent.

Comment pouvons-nous comprendre le mouvement de la Lune de notre point de vue actuel ? Si la Terre, la Lune et le Soleil étaient tous dans le même plan, en d'autres termes, si l'orbite de la Lune était dans le même plan que l'orbite de la Terre autour du Soleil, la Lune suivrait l'écliptique. En fait, l'orbite de la Lune est inclinée de 5 degrés par rapport à l'orbite de la Terre autour du Soleil.

Cela explique aussi pourquoi les éclipses de Lune (et de Soleil) ne se produisent pas tous les mois, ce qu'elles feraient si tout était dans le même plan. En fait, ils ne se produisent que lorsque la trajectoire de la lune croise l'écliptique, d'où son nom.

Une jolie représentation en trois dimensions, publiée par Cellario en 1627, se trouve sur //www.atlascoelestis.com/Cell%2009.htm : la voici :

Acheter mes affaires

Gardez la mauvaise astronomie près de votre cœur et aidez-moi à me rendre salement riche. Hé, c'est soit celui-ci, soit l'un de ces boutons de don PayPal vraiment irritants ici.

Critique : Austin Powers : L'espion qui m'a baisé

Je sais ce que tu penses.

``Pouvoirs d'Austin? Le mauvais astronome a-t-il perdu la tête ?''

La réponse à cela est, bien sûr : « Ouais bébé, Oui!'' Eh bien, peut-être. Bien sûr, c'est une satire idiote, mais que diable. Là est un peu d'astronomie dedans. Beaucoup de blagues étaient drôles, mais l'astronomie n'était pas exactement shagadelic. Et avant de m'accuser d'être un carré, rappelez-vous, cette page ne parle pas vraiment de la façon dont l'astronomie est déformée dans les films. Il s'agit de utilisant ces distorsions pour montrer comment les choses sont vraiment. Alors allons-y bébé, ouais ! Oh se comporter!

Mal:
L'ennemi juré d'Austin, le Dr Evil, construit un laser sur la Lune. Alors qu'il montre une simulation à ses infâmes serviteurs, il dit : « Comme vous le savez, la Lune tourne autour de la Terre.

Bien:
Il s'agit d'une transgression mineure mais courante. La Lune ne tourner autour de la Terre, il tourne. Quelque chose qui tourne autour d'un axe est dit tourner quelque chose qui fait un chemin autour d'un autre objet est dit tourner. La Terre tourne autour de son axe, mais elle tourne autour du Soleil. J'ai lu une fois dans un manuel d'astronomie que le type d'arme appelé revolver devrait vraiment être appelé rotateur !

En fait (comme toujours en astronomie), la situation est un peu plus compliquée. En réalité, la Lune et la Terre tournent autour d'un centre de gravité commun. Mais ça devient trop pointilleux pour ça, même pour moi !

Mal:
Dans une autre scène impliquant le laser, le Dr Evil dit qu'il faudra encore six heures à la Lune pour se déplacer à portée de Washington DC (la première cible de destruction du Dr Evil).

Bien:
En réalité, la Terre tourne beaucoup plus vite que la Lune tourne autour. Il faut bien sûr à la Terre 24 heures pour faire une rotation, et il faut environ 27 jours à la Lune pour faire un tour de la Terre. Il aurait donc été plus précis pour le Dr Evil de dire qu'il faudra 6 heures à Washington DC pour se mettre à portée de l'arme. Encore une fois, un point mineur, mais la raison pour laquelle j'en parle est que souvent, vous devez vous rappeler que tout dans l'espace est en mouvement, et même une situation simple peut être plus compliquée que vous ne le supposiez au départ.

Mal:
Celui-ci n'est pas de l'astronomie, mais que diable : lorsque le laser se déclenche, vous pouvez voir le faisceau rouge jaillir dans l'espace.

Bien:
L'une des choses qui fait d'un faisceau laser un faisceau est que la lumière est collimatée, ou alignée. Tous les photons qui composent le laser se déplacent dans la même direction : le long de la trajectoire du faisceau. Cela signifie qu'à moins qu'il ne se dirige droit vers vous, vous ne pouvez pas voir le faisceau. Parfois ici sur Terre, cependant, vous pouvez le voir. Ce qui se passe alors, c'est que les particules dans l'air peuvent disperser les photons, en visant certains dans votre œil. Lorsque nous jouions avec des lasers à l'université, nous tapions sur des gommes pour tableau noir, la poussière de craie dérivait dans le faisceau et était illuminée par celui-ci. C'est un joli effet, comme de la poussière de fée. Sur la Lune, cependant, il n'y a pas d'air, donc le faisceau jaillirait sans être vu.

Je ne mentionnerais pas normalement ce petit peu de mauvaise physique, mais c'est tellement commun ! Il y a une scène dans la première saison de Star Trek : la prochaine génération où Picard et Riker voient en fait un phaser leur être tiré dessus et ils esquivent. Ils ne verraient jamais le faisceau ! Pire encore, le faisceau se déplace en fait à (duh) la vitesse de la lumière. L'esquive serait un peu difficile (et oui, les rationaliseurs de Star Trek, les phaseurs sont faisceaux de lumière. ST:TNG a établi cela en parlant de la façon dont ils émettent des rayons gamma).

Mal:
Vers la fin, Mini-Me est projeté dans l'espace. On l'entend crier alors qu'il est lancé en orbite.

Bien:
TTT ... TTT. L'erreur la plus courante dans n'importe quel film de science-fiction : les sons ne peuvent pas voyager dans l'espace. Le son est en fait une compression de l'air (et une raréfaction, ou une diminution de la pression aussi). Lorsque cette compression/raréfaction frappe votre oreille, votre tympan vibre, ce que notre cerveau interprète comme un son. Sans air (ou un autre milieu comme l'eau, disons), le son ne peut pas voyager. Alors dans l'espace, personne ne peut vraiment vous entendre crier !

De plus, Mini-Me n'irait pas très loin. Mettre un objet en orbite autour de la Lune signifie lui donner une vitesse d'environ 1800 mètres par seconde (environ 6000 kilomètres par heure), et pour le faire sortir, il doit se déplacer de 2500 mètres par seconde (environ 9000 kilomètres par heure). Accélérer Mini-Me aussi vite en lui faisant sauter un sas nécessiterait une force qui le transformerait en Mini-Goo. Ick.

Mal:
Lorsque la fusée du Dr Evil est lancée, elle est vue par des gens partout sur Terre (y compris aux États-Unis et en Chine).

Bien:
La Terre est une boule géante. Il est assez peu probable que les gens de toute la planète voient la même chose dans le ciel en même temps si quelqu'un aux États-Unis le voit, les gens en Chine ne peuvent pas parce qu'il est bloqué par la Terre elle-même. C'est pourquoi, par exemple, lorsque la Chine a la nuit, les États-Unis sont le jour, les Chinois sont essentiellement dans l'ombre de la Terre. Il est Il est cependant possible pour tout le monde dans l'hémisphère nord de le voir en même temps : si sa fusée est lancée depuis le pôle Nord, alors n'importe qui dans l'hémisphère nord peut le voir. Cependant, il n'y a pas trop d'îles volcaniques creusées près du pôle Nord. Incidemment, les deux Impact profond et Armageddon fait cette erreur aussi.

Eh bien, c'est à peu près tout pour celui-ci. J'admets que je n'ai pas beaucoup aimé le film à mon avis, le premier était meilleur. Il y avait beaucoup de trucs marrants dedans, mais c'était un peu trop inégal à mon goût. Peut-être que le prochain sera meilleur.


La Lune pourrait jouer un rôle majeur dans le maintien du champ magnétique terrestre

Le champ magnétique terrestre nous protège en permanence des particules chargées et des rayonnements provenant du Soleil. Ce bouclier est produit par la géodynamo, le mouvement rapide d'énormes quantités d'alliage de fer liquide dans le noyau externe de la Terre. Pour maintenir ce champ magnétique jusqu'à nos jours, le modèle classique exigeait que le noyau terrestre se refroidisse d'environ 3 000 °C au cours des 4,3 milliards d'années écoulées. Or, une équipe de chercheurs du CNRS et de l'Université Blaise Pascal[1] suggère qu'au contraire, sa température n'a baissé que de 300 °C. L'action de la Lune, négligée jusqu'à présent, aurait compensé cette différence et maintenu la géodynamo active. Leurs travaux sont publiés le 30 mars 2016 dans la revue Lettres des sciences de la Terre et des planètes.

Le modèle classique de la formation du champ magnétique terrestre a soulevé un paradoxe majeur. Pour que la géodynamo fonctionne, la Terre aurait dû être totalement fondue il y a quatre milliards d'années, et son noyau aurait dû se refroidir lentement d'environ 6800 °C à cette époque à 3800 °C aujourd'hui. Cependant, la modélisation récente de l'évolution précoce de la température interne de la planète, ainsi que les études géochimiques de la composition des carbonatites et des basaltes les plus anciens, ne permettent pas un tel refroidissement. Ces températures élevées étant exclues, les chercheurs proposent une autre source d'énergie dans leur étude.

La Terre a une forme légèrement aplatie et tourne autour d'un axe incliné qui oscille autour des pôles. Son manteau se déforme élastiquement en raison des effets de marée causés par la Lune. Les chercheurs montrent que cet effet pourrait stimuler en continu le mouvement de l'alliage de fer liquide constituant le noyau externe et générer en retour le champ magnétique terrestre. The Earth continuously receives 3,700 billion watts of power through the transfer of the gravitational and rotational energy of the Earth-Moon-Sun system, and over 1,000 billion watts is thought to be available to bring about this type of motion in the outer core. This energy is enough to generate the Earth's magnetic field, which together with the Moon, resolves the major paradox in the classical theory. The effect of gravitational forces on a planet's magnetic field has already been well documented for two of Jupiter's moons, Io and Europa, and for a number of exoplanets.

Since neither the Earth's rotation around its axis, nor the direction of its axis, nor the Moon's orbit are perfectly regular, their combined effect on motion in the core is unstable and can cause fluctuations in the geodynamo. This process could account for certain heat pulses in the outer core and at its boundary with the Earth's mantle.

Over the course of time, this may have led to peaks in deep mantle melting and possibly to major volcanic events at the Earth's surface. This new model shows that the Moon's effect on the Earth goes well beyond merely causing tides.

[1] At the Laboratoire Magmas et Volcans (CNRS/IRD/Université Blaise Pascal), part of the Observatoire de Physique du Globe de Clermont-Ferrand, the Institut de Recherche sur les Phénomènes Hors-équilibre (CNRS/Aix-Marseille Université/Ecole Centrale Marseille) and the Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (CNRS/Université Toulouse III -- Paul Sabatier).


Why is the moon's motion more complicated than that of those planets? - Astronomie

The most well-known aspect of Copernicus's model is the fact that it is heliocentric . As has already been mentioned, when describing the motion of the sun, moon, and planets relative to the earth, it makes little practical difference whether one adopts a geocentric or a heliocentric model of the solar system. Having said this, the heliocentric approach does have one large advantage. If we accept that the sun, and not the earth, is stationary, then it immediately follows that the epicycles of the superior planets, and the deferents of the inferior planets, represent the earth's orbit around the sun. Hence, all of these circles must be the same size . This realization allows us to break the scale invariance which is one of the main failings of Ptolemy's model. Thus, the ratio of the deferent radius to that of the epicycle for a superior planet, which is easily inferred from observations, actually corresponds to the ratio of planet's orbital radius to that of the earth. Likewise, the ratio of the epicycle radius to that of the deferent for an inferior planet, which is again easily determined observationally, also corresponds to the ratio of the planet's orbital radius to that of the earth. Using this type of reasoning, Copernicus was able to construct the first accurate scale model of the solar system, and to firmly establish the order in which the planets orbit the sun. In some sense, this was his main achievement.

Copernicus's insistence that heavenly bodies should only move in uniform circles lead him to reject Ptolemy's equant scheme, and to replace it with the scheme illustrated in Fig. 2. According to Copernicus, a heliocentric planetary orbit is a combination of two circular motions. The first is motion of the planet around a small circular epicycle, and the second is the motion of the center of the epicycle around the sun on a circular deferent. Both motions are uniform , and in the same direction. However, the former motion is twice as fast as the latter. In addition, the sun is displaced from the center of the deferent in the direction of the perihelion, the displacement being proportional to the orbital eccentricity. Furthermore, the sun's displacement is three times greater than the radius of the epicycle. Finally, the radius of the deferent is equal to the major radius of the planetary orbit. It turns out that Copernicus' scheme is a marginally less accurate approximation than Ptolemy's to a low eccentricity Keplerian orbit (see Cha. 4).

Copernicus modeled the orbit of the earth around the sun using an Hippachian scheme (see Fig. 1) in which the earth moves uniformly around an eccentric circle. Unfortunately, such a scheme exaggerates the variation in the radial distance between the earth and the sun during the course of a year by a factor of , and so introduces significant errors into the calculation of the parallax of the planets due to the motion of the earth. On the other hand, Copernicus' model of the moon's orbit around the earth is a considerable improvement on Ptolemy's, since it does not grossly exaggerate the monthly variation in the earth-moon distance. Like Ptolemy, Copernicus introduced an additional spurious epicycle into his model of Mercury's orbit, and erroneously allowed the inclination of his planetary orbits to vary slightly in time.

In summary, Copernicus's model of the solar system contains approximately the same number of epicycles as Ptolemy's, the only difference being that Copernicus' epicycles are much smaller than Ptolemy's. Indeed, the model of Copernicus is about as complicated, and not appreciably more accurate, than that described in the Almagest. In this respect, Copernicus cannot be said to have demonstrated the correctness of his heliocentric approach on the basis of observational data.


Wait. Jupiter has *how* many moons?

By that I mean 79 that we know of, including a dozen just found recently. But how many are there in total?

Plus de mauvaise astronomie

The question is hard to answer as is. For one thing, how small a thing do you call a moon? If, say, something the size of Baby Yoda orbited Jupiter, I wouldn’t call it a moon * . But something a kilometer across? Sûr.

The other issue is that as objects get smaller they get fainter. Jupiter orbits the Sun 5 times farther than the Earth does, so at best we’re about 600 million kilometers from it, and at worst about 900 million. That’s far enough away that looking for objects in the kilometer size range gets pretty tough.

A new study looked at some images taken of Jupiter back in 2010, and using a clever method the astronomers were able to dig deep to look for faint moons orbiting the giant planet. Cutting to the chase, they found 52 objects that fit their criteria. Seven of those were already known, so it looks like they found 45 potentially new ones.

That’s pretty cool, but they go further than that. By understanding how many moons they might have missed they find that Jupiter could have 600 moons that are 800 meters wide or bigger.

Within a factor of 2. So maybe 300 or maybe 1,200. Either way, wow! That’s a lot of moons.

The images they looked at were taken using the Canada French Hawaii Telescope, a 3.6-meter ‘scope on Mauna Kea. The observations were originally made in 2010 to look for a moon that had been seen before but lost over time… and which was eventually recovered.

They took 60 images of 140 seconds each, covering an area of the sky about a degree across (so, twice the width of the full Moon on the sky) near Jupiter, about 1.5° away from it.

Over that course of time, Jupiter’s orbital motion means it moves a bit in between exposures. The moons will tag along with it, so one way you can find them is to simply look for blips of light that move at the right rate (some will move too quickly because they’re actually asteroids in the main belt closer to Earth, and some will move too slowly, because they’re farther out).

Orbits of twelve new moons found for Jupiter (not to scale). Some orbit the same way Jupiter spins (blue), and others the opposite way (red). Credit: Carnegie Institution for Science / Roberto Molar Candanosa

But the astronomers who did the new reanalysis of the images took a different approach. They figured that the moons will be orbiting Jupiter themselves during the exposures, probably in different directions and at different rates. So, assuming that direction and rate, they can take the exposures and shift them as if they were tracing those moons. When they add the images all together they can see fainter objects than in individual ones (it’s like taking a longer exposure), which will pop up in the final stacked image.

The thing is, you don’t know what rates and directions they’ll have, so they had to do a whole bunch of them to see what they get… and then they had to search for those moons by eye. It’s a daunting task.

And a complicated one, as you can imagine, but that’s the nuts and bolts of it. And when they were done, they found those 45 new moons (and 7 previously known ones). Knowing how much of the sky around Jupiter they covered, and how many they’d miss for various reasons, they came up with their estimate of 600 moons that are 0.8 km wide or larger.

An animation of Magellan telescope images showing the motion of Valetudo, a 1-km diameter moon of Jupiter discovered in 2016. Credit: Scott Sheppard

Confirming that will be difficult. They could use a bigger telescope and take more images, but they’d all have to be over a single night, or else the moons would move too much to find. And Jupiter itself is so bright that it’s hard to look near it, so you’ll miss some that way too. You’d have to do this several times over a year, and that’s a tall order.

Even going there with a space probe to look is hard. Some of these moons are more than 20 million kilometers from Jupiter! And you’d have to look over the whole sky to see them, since they’d be all around you. Again, pretty tough to do.

But it’s nice to have an estimate.

It doesn’t really work this way, but you get the idea. From a Hubble image of Jupiter and its moon Europa. Credit: NASA, ESA, A. Simon (Goddard Space Flight Center), and M. H. Wong (University of California, Berkeley) and the OPAL team and Phil Plait

And that makes me wonder: Which planet has the most moons? But, like the question I started off with, that’s hard to answer, and for the same reasons. It depends on what you call a moon, and finding them is hard. Worse, some objects may be temporary moons, orbiting for a short time before the gravitational influences in the solar system nudge it away.

I’ll note that right now we know of 82 moons for Saturn, so it currently holds the record. It technically could have roughly as many moons as Jupiter does, or a few more how well a planet can hold on to a moon depends on its mass and how far it is from the Sun (I wrote a more detailed explanation here if you want to dive into this idea a bit more).

In the end you find that a question like that doesn’t really have a great answer because the question is ill-posed, and you have to be more careful how you phrase it. We humans like to have neat, definite answers we can wrap up in a ribbon, but the Universe is very rarely like that.

It’s frustrating, maybe, but you get used to it. So, in this case, if you ask “How many moons does Jupiter have?” the safest answer is “hundreds, and maybe more.” Good enough.

* Obi Wan could point at it and say… well, something. Nothing comes to mind.


Why is mars always in retrograde during a sun-mars opposition?

+ are there rules for how far mars can be from the sun like there is for mercury/venus? it doesn't seem like there is, since I found a few celebrity examples with really close sun/mars oppositions, but I don't get what's up with the retrograde thing if there isn't some rule I don't know about. thanks

Every planet beyond Earth's orbit is retrograde when opposite Sol. It's a matter of their orbits being slower than Earth's, so when Sol is on one side of Earth and that planet is on the other side (in opposition to the sun) then it's like Earth is overtaking that planet on the race track, making that planet go retrograde (or seemingly backwards) by comparison.

I really recommend getting into astronomy so much more about astrology will make sense (while a lot of its "rules" will start seeming like BS) when you have an understanding of what is going on physically.


Voir la vidéo: Kunniatohtori Kalle Könkkölän elämäntyöseminaari (Juillet 2021).