Libération - Libration

Les phases et librations lunaires en 2019 dans l'hémisphère nord à intervalles d'une heure, avec musique, titres et graphiques supplémentaires
Au cours d'un mois lunaire, plus de la moitié de la surface de la Lune est visible depuis la surface de la Terre.
Vues simulées de la Lune sur un mois, démontrant des librations en latitude et longitude . Les différentes phases et la variation de la taille visuelle causée par la distance variable de la Terre sont également visibles.
Etendue théorique de la surface lunaire visible (en vert) due à la libration, comparée à l'étendue de la surface lunaire visible sans libration (en jaune). La projection est la projection Winkel Tripel . La Mare Orientale , juste à l'extérieur de la région jaune, est mise en visibilité depuis la Terre par libration.

En astronomie lunaire, la libration est le remue-ménage ou l'oscillation de la Lune perçue par les observateurs liés à la Terre et provoquée par des changements dans leur perspective. Il permet à un observateur de voir des hémisphères légèrement différents de la surface à différents moments. Il est similaire en cause et en effet aux changements de la taille apparente de la Lune dus aux changements de distance . Elle est causée par trois mécanismes détaillés ci-dessous, dont deux provoquent une libration physique relativement infime via les forces de marée exercées par la Terre. De telles vraies librations sont également connues pour d'autres lunes à rotation verrouillée .

Le phénomène tout à fait différent du mouvement d'un astéroïde troyen a été appelé libration troyenne ; et le point de libration de Troie signifie le point de Lagrangien .

Libération lunaire

La Lune garde un hémisphère d'elle-même face à la Terre, en raison du verrouillage des marées . Par conséquent, la première vue de la face cachée de la Lune n'était pas possible jusqu'à ce que la sonde soviétique Luna 3 atteigne la Lune le 7 octobre 1959, et une nouvelle exploration lunaire par les États-Unis et l' Union soviétique . Cette image simple n'est qu'approximativement vraie : au fil du temps, un peu plus de la moitié (environ 59 % au total) de la surface de la Lune est vue depuis la Terre en raison de la libration.

La libration lunaire résulte de trois changements de perspective dus à : l'orbite non circulaire et inclinée, la taille finie de la Terre et l'orientation de la Lune dans l'espace. La première est appelée libration optique , la seconde est appelée parallaxe et la troisième est la libration physique . Chacun d'eux peut être divisé en deux contributions.  

Voici les quatre types de libration lunaire :

  • La libration en longitude résulte de l' excentricité de l' orbite de la Lune autour de la Terre ; la rotation de la Lune est parfois en avance et parfois en retard par rapport à sa position orbitale. La libration lunaire en longitude a été découverte par Johannes Hevelius en 1648. Elle peut atteindre 7°54′ d' amplitude .
  • La libration en latitude résulte d'une légère inclinaison (environ 6,7°) entre l' axe de rotation de la Lune et la normale au plan de son orbite autour de la Terre. Son origine est analogue à la façon dont les saisons naissent de la révolution de la Terre autour du Soleil. Galileo Galilei est parfois crédité de la découverte de la libration lunaire en latitude en 1632, bien que Thomas Harriot ou William Gilbert l' aient peut-être déjà fait. Notez les lois de Cassini . Il peut atteindre 6°50′ d'amplitude. Le 6,7º dépend de l'inclinaison de l'orbite de 5,15º et de l'inclinaison équatoriale négative de 1,54º.
  • La libration diurne est une petite oscillation quotidienne due à la rotation de la Terre , qui porte un observateur d'abord d'un côté puis de l'autre côté de la ligne droite joignant les centres de la Terre et de la Lune, permettant à l'observateur de regarder d'abord autour d'un côté de la Lune et puis autour de l'autre, puisque l'observateur est à la surface de la Terre, pas en son centre. Elle atteint moins de 1° en amplitude. La libration diurne est un effet de la parallaxe , qui dépend à la fois de la longitude et de la latitude du site.
  • La libration physique est l'oscillation de l'orientation dans l'espace autour d'une rotation et d'une précession uniformes. Il y a des librations physiques sur les 3 axes. Les tailles sont d'environ 100 secondes d'arc. Vu de la Terre, cela équivaut à moins d'une seconde d'arc. Les librations physiques forcées peuvent être prédites compte tenu de l'orbite et de la forme de la Lune. Les périodes de librations physiques libres peuvent également être prédites, mais leurs amplitudes et phases ne peuvent pas être prédites.

Libération physique

L'orientation de la Lune présente de petites oscillations de la direction des pôles dans l'espace et une rotation autour du pôle.

Libération physique forcée

Les lois de Cassini stipulent que :

  1. La Lune tourne uniformément autour de son axe polaire en gardant un côté vers la Terre.
  2. Le plan de l'équateur de la Lune est incliné par rapport au plan de l'écliptique et il précesse uniformément le long du plan de l'écliptique.
  3. Le nœud descendant de l'équateur sur l'écliptique correspond au nœud ascendant du plan de l'orbite.

En plus de la rotation uniforme et de la précession uniforme du plan de l'équateur, la Lune a de petites oscillations d'orientation dans l'espace autour des 3 axes. Ces oscillations sont appelées librations physiques. Hormis l'inclinaison de 1,5427° entre l'équateur et l'écliptique, les oscillations sont d'environ ±100 secondes d'arc. Ces oscillations peuvent être exprimées avec des séries trigonométriques qui dépendent des moments d'inertie lunaires A < B < C . Les combinaisons sensibles sont β = ( CA )/ B et γ = ( BA )/ C . L'oscillation autour de l'axe polaire est le plus sensible à y et la direction en 2 dimensions de la perche, y compris l'1,5427 ° d' inclinaison, est le plus sensible à β . Par conséquent, des mesures précises des librations physiques fournissent des déterminations précises de β =6,31 × 10 -4 et γ =2,28 × 10 -4 .

Le placement de 3 rétroréflecteurs sur la Lune par l' expérience Lunar Laser Ranging et de 2 rétroréflecteurs par les rovers Lunokhod a permis une mesure précise des librations physiques par télémétrie laser vers la Lune.

Libération physique gratuite

Une libration physique libre est similaire à la solution de l'équation réduite pour les équations différentielles linéaires. Les périodes des librations libres peuvent être calculées, mais leurs amplitudes doivent être mesurées. La télémétrie laser lunaire fournit les déterminations. Les deux plus grandes librations libres ont été découvertes par O. Calame. Les valeurs modernes sont :

  1. 1,3 secondes d'arc avec une période de 1056 jours (2,9 ans) pour la rotation autour de l'axe polaire,
  2. une oscillation elliptique de 74,6 ans du pôle de taille 8,18 × 3,31 secondes d'arc, et
  3. une rotation de 81 ans du pôle dans l'espace d'une taille de 0,03 seconde d'arc.

Le noyau fluide peut provoquer un quatrième mode avec une période d'environ 4 siècles. Les librations libres devraient s'atténuer dans des temps très courts par rapport à l'âge de la Lune. Par conséquent, leur existence implique qu'il doit y avoir un ou plusieurs mécanismes stimulants.

Voir également

Les références

Liens externes