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Introduction:

La lune est le satellite naturel de la terre. Le diamètre de la Lune est d'environ 3476km, soit un peu plus du quart de celui de la Terre Le volume de la lune est un peu plus du quart de celui de notre planète. Son volume est de l'ordre du 50eme de celui de la Terre. La Lune a une masse ( 7.34*1022 ), 83 fois moins élevée que celle de la Terre. Ainsi, la densité moyenne ( 3.34 ) de la Lune ne représente que les trois cinquième de la Terre, et la force de gravitation n'atteint qu'un sixième de celle observée sur Terre. Enfin l'atmosphère lunaire est quasi inexistante. La température à la surface est variable de 117°C à-173°C.

La lune tourne autour de la Terre sur une orbite elliptique, à une distance moyenne de 381 457 km et à une vitesse moyenne de 3700 km/h. Elle parcourt cette orbite en près de 27j 7h 43min. On appelle mois lunaire, ou lunaison, le temps que met la Lune pour se retrouver dans la même position par rapport au soleil ( premier quartier, pleine lune...): sa durée est de 29j 12h 44min. C'est la période de révolution qu'on appelle le mois synodique.

Pendant qu'elle effectue une révolution autour de la Terre, la Lune effectue exactement une rotation sur elle-même ce qui explique que l'on voit toujours la même face de la Lune. Cet hémisphère est la partie éclairée par le soleil. Le fait que nous voyions toujours le même hémisphère nous permet d'observer les différentes phases de la Lune.
A travers de cette première partie de notre TPE, nous allons voir les différentes éclipses de lune.

I) Explication des éclipses de Lune

1.1 Quand ont lieu ces éclipses ?

Nous pouvons dire qu'il y a éclipse de lune lorsque celle-ci passe dans le cône d'ombre ou dans celui de pénombre de la terre. Ainsi le soleil, la lune et la terre sont quasi alignés, ce qui correspond au moment de la pleine lune. Si le plan de l'orbite de la lune était le même que celui de la terre (écliptique), il y aurait une éclipse de Lune à chaque pleine lune, or le plan de l'orbite de la Lune est incliné d'environ 5°13' sur le plan de l'orbite terrestre. On appelle ligne des nœuds l'intersection de ces deux plans. Les intersections de cette droite sont appelées nœuds de l'orbite lunaire.

1.2 Différents types d'éclipses de Lune

En effet, il existe différents types d'éclipses classés suivant leur passage dans le cône d'ombre ou de pénombre de la Terre.
- Les éclipses par la pénombre, lorsque la Lune passe uniquement dans le cône de pénombre de la Terre. Ces éclipses sont très peu spectaculaires et sont à peine visibles.
- Les éclipses partielles, lorsque la Lune passe en partie dans le cône d'ombre de la Terre.
- Les éclipses totales, lorsque la Lune passe en totalité dans le cône d'ombre de la Terre.

1.3 Circonstances d’une éclipse de Lune

Chaque phase d'une éclipse de Lune est caractérisée par les instants suivants:
- L'entrée dans la pénombre,
- l'entrée dans l'ombre (pour les éclipses partielles et totales),
- le début de la totalité ( pour les éclipses totales uniquement),
- la fin de la totalité ( pour les éclipses totales uniquement),
- la sortie de l'ombre ( pour les éclipses partielles et totales)
- la sortie de la pénombre
Une éclipse de Lune pouvant durer plusieurs heures (au maximum 5 heures), pour en observer toutes les phases il faut que la Lune soit levée durant la totalité du phénomène, sinon on ne peut observer qu'une partie des phases de l'éclipse.

1.4 Pourquoi la lune nous apparaît-elle rouge lors d’une éclipse de lune ?

Pendant une éclipse totale, on ne devrait plus voir la lune or elle prend un aspect rougeâtre. Les rayons lumineux passant dans l’atmosphère terrestre sont réfractés et éclairent la lune. Ce flux lumineux est plus proche du centre de la lune. Seule la composante rouge de la lumière est réfractée ( les autres couleurs sont diffusées dans l’atmosphère).Cet aspect rougeâtre rappelle la couleur du ciel au moment du couché du soleil. L’intensité et l’éclairement sont très variables. Ils dépendent des conditions météorologiques et atmosphériques.

1.5 Combien y a t-il d'éclipses par an ?

Le nombre total d'éclipse de Lune ( y compris par la pénombre ) qui se produit en un an varie de 2 à 3 éclipses/an. Les éclipses totales de Lune contrairement à celle de soleil sont assez courantes. On peut observer une éclipse totale de Lune au même endroit tous les 2 ans environ alors qu'une éclipse de soleil tous les 370 ans seulement.
Prochaines éclipses en prévision:

Novembre 2003
Mai 2004
Octobre 2004
Avril 2005
Octobre 2005

Synthèse :

A travers cette partie nous avons pu voir les différentes éclipses de Lune et ainsi expliquer en quoi elle se différencie et pourquoi sont-elles plus ou moins rare. Ensuite nous avons fait référence aux principales éclipses de l'histoire humaine et avons pus montrer que pendant longtemps les hommes n'ont pu expliquer cette nuit brutale et ses phénomènes climatiques. Mais grâce aux progrès scientifiques nous pouvons réussir maintenant à expliquer cette extraordinaire relation entre la Lune, la Terre et le Soleil. Maintenant que nous connaissons presque tout sur la Lune, l'Homme va s'attaquer à son système solaire plus loin et plus vaste.

II) Les mouvements de la lune

2.1 Taille et forme

A une distance moyenne de 384.600 km, la Lune tourne autour de la Terre sur une orbite légèrement elliptique qui s'inscrit entièrement dans le diamètre du Soleil (voir schéma ci-dessous). La vitesse circonférentielle lunaire moyenne (environ 3700 km/h) est proche de celle des jets militaires les plus rapides (mach 3). La Lune parcourt en une heure une distance équivalente à celle qui sépare New-York de Los-Angeles. Mais en raison de la marée et des forces gravitationnelles, la Lune s'éloigne de la Terre et donc ralentit. Ce ralentissement l'éloigne actuellement de la Terre d'environ 30 cm/an. D'ici 600 millions d'années la Lune sera plus éloignée et plus petite de 10%. Ce phénomène auratables conséquences sur les éclipses puisque la Lune pourra de moins en moins éclipser notre Soleil. de no

2.2 Inclinaison de l’orbite lunaire

L’orbite décrite par la Lune ne se trouve pas sur le même plan que l’écliptique (plan apparent de l’orbite du Soleil). Elle est un peu inclinée, d’environ 5°, par rapport à ce plan. L’inclinaison agit sur les marées subies sur Terre et affecte spécialement les éclipses solaire et lunaire. Si l’orbite de la Lune n’était pas inclinée de 5°, par rapport à celle de la Terre, il y aurait chaque mois une éclipse lunaire et une éclipse solaire. Les deux points sur lesquels l’orbite de la Lune coupe l’écliptique s’appellent les nœuds (ascendant et descendant) ; la ligne qui les relie se nomme la ligne des nœuds Sous l’action de la gravité due au Soleil la ligne des noeuds pivote sur elle-même tous les 18,6 années. C’est important car les éclipses ne peuvent se produire que quand la Lune est proche d’un nœud et surtout quand la ligne des nœuds est orientée vers le Soleil.

2.3 Pourquoi voit on toujours la même face de la lune ?

La lune effectue une rotation complète autour de son axe dans le même temps qu’elle effectue une période sidérale (en même temps qu’elle fait un tour autour de la terre).C’est pourquoi on voit toujours la même face.

2.4 Les différentes phases de la lune

La lune est animée de deux mouvements : elle pivote sur son axe et elle décrit une orbite autour de la terre. Au fil du mois sidéral que met la lune à faire le tour de la Terre, une portion plus ou moins importante de sa surface nous apparaît en fonction de la position qu’elle occupe par rapport au soleil. Ces changements sont appelés phases de la lune
Lorsque la Lune se trouve entre le soleil et la Terre, la surface qui nous fait face est entièrement sombre : c’est la nouvelle lune
Au fur et à mesure que la lune se déplace, elle laisse apparaître un croissant qui grossit et prend au bout d’une semaine la forme d’une demi-lune(premier quartier).
Une semaine plus tard sa surface est entièrement éclairée : c’est la pleine Lune.
Le phénomène s’inverse alors et la Lune décrit (dernier quartier), jusqu’à disparaître totalement à la nouvelle Lune.
La lune traverse ces différentes phases en 29.5 jours(mois synodique).Ce mois se définit comme la période de révolution au bout de laquelle la Lune se retrouve dans la même position par rapport au soleil. Le fait que la Terre elle-même se déplace autour du soleil explique la différence de durée entre mois synodique et mois sidéral.

ANNEXE

MOIS SIDERAL : 27.3jours
C’est le temps qu’il faut à la lune pour se retrouver dans la même position par rapport aux étoiles.

MOIS SYNODIQUE : 29.5jours
C’est la période de révolution au bout de laquelle la lune se retrouve dans la même position par rapport au soleil.

LIGNE DE NŒUD : Intersection des plans lunaires et terrestres.

ECLIPTIQUE : C’est le plan apparent de l’orbite du soleil.

La Lune

INTRODUCTION I)Les éclipse de lune 1.1 Quand on lieu ces éclipses 1.2 Les différents type d’éclipses 1.3 Circonstance d’une éclipse de lune 1.4 Pourquoi la lune nous apparaît-elle rouge lors d’une éclipse de lune ? 1.5 Combien y a t-il d'éclipses par an ? II)Les mouvements de la lune 2.1 Taille et forme 2.2 Inclinaison de l’orbite lunaire 2.3 Pourquoi voit on toujours la même face de la lune ? 2.4 Les différentes phases de la lune CONCLUSION Annexe 1 et 2
Introduction: La lune est le satellite naturel de la terre. Le diamètre de la Lune est d'environ 3476km, soit un peu plus du quart de celui de la Terre Le volume de la lune est un peu plus du quart de celui de notre planète. Son volume est de l'ordre du 50eme de celui de la Terre. La Lune a une masse ( 7.341022 ), 83 fois moins élevée que celle de la Terre. Ainsi, la densité moyenne ( 3.34 ) de la Lune ne représente que les trois cinquième de la Terre, et la force de gravitation n'atteint qu'un sixième de celle observée sur Terre. Enfin l'atmosphère lunaire est quasi inexistante. La température à la surface est variable de 117°C à-173°C. La lune tourne autour de la Terre sur une orbite elliptique, à une distance moyenne de 381 457 km et à une vitesse moyenne de 3700 km/h. Elle parcourt cette orbite en près de 27j 7h 43min. On appelle mois lunaire, ou lunaison, le temps que met la Lune pour se retrouver dans la même position par rapport au soleil ( premier quartier, pleine lune...): sa durée est de 29j 12h 44min. C'est la période de révolution qu'on appelle le mois synodique. Pendant qu'elle effectue une révolution autour de la Terre, la Lune effectue exactement une rotation sur elle-même ce qui explique que l'on voit toujours la même face de la Lune. Cet hémisphère est la partie éclairée par le soleil. Le fait que nous voyions toujours le même hémisphère nous permet d'observer les différentes phases de la Lune. A travers de cette première partie de notre TPE, nous allons voir les différentes éclipses de lune. I) Explication des éclipses de Lune* 1.1 Quand ont lieu ces éclipses ? Nous pouvons dire qu'il y a éclipse de lune lorsque celle-ci passe dans le cône d'ombre ou dans celui de pénombre de la terre. Ainsi le soleil, la lune et la terre sont quasi alignés, ce qui correspond au moment de la pleine lune. Si le plan de l'orbite de la lune était le même que celui de la terre (écliptique), il y aurait une éclipse de Lune à chaque pleine lune, or le plan de l'orbite de la Lune est incliné d'environ 5°13' sur le plan de l'orbite terrestre. On appelle ligne des nœuds l'intersection de ces deux plans. Les intersections de cette droite sont appelées nœuds de l'orbite lunaire. 1.2 Différents types d'éclipses de Lune En effet, il existe différents types d'éclipses classés suivant leur passage dans le cône d'ombre ou de pénombre de la Terre. - Les éclipses par la pénombre, lorsque la Lune passe uniquement dans le cône de pénombre de la Terre. Ces éclipses sont très peu spectaculaires et sont à peine visibles. - Les éclipses partielles, lorsque la Lune passe en partie dans le cône d'ombre de la Terre. - Les éclipses totales, lorsque la Lune passe en totalité dans le cône d'ombre de la Terre. 1.3 Circonstances d’une éclipse de Lune Chaque phase d'une éclipse de Lune est caractérisée par les instants suivants: - L'entrée dans la pénombre, - l'entrée dans l'ombre (pour les éclipses partielles et totales), - le début de la totalité ( pour les éclipses totales uniquement), - la fin de la totalité ( pour les éclipses totales uniquement), - la sortie de l'ombre ( pour les éclipses partielles et totales) - la sortie de la pénombre Une éclipse de Lune pouvant durer plusieurs heures (au maximum 5 heures), pour en observer toutes les phases il faut que la Lune soit levée durant la totalité du phénomène, sinon on ne peut observer qu'une partie des phases de l'éclipse. 1.4 Pourquoi la lune nous apparaît-elle rouge lors d’une éclipse de lune ? Pendant une éclipse totale, on ne devrait plus voir la lune or elle prend un aspect rougeâtre. Les rayons lumineux passant dans l’atmosphère terrestre sont réfractés et éclairent la lune. Ce flux lumineux est plus proche du centre de la lune. Seule la composante rouge de la lumière est réfractée ( les autres couleurs sont diffusées dans l’atmosphère).Cet aspect rougeâtre rappelle la couleur du ciel au moment du couché du soleil. L’intensité et l’éclairement sont très variables. Ils dépendent des conditions météorologiques et atmosphériques. 1.5 Combien y a t-il d'éclipses par an ? Le nombre total d'éclipse de Lune ( y compris par la pénombre ) qui se produit en un an varie de 2 à 3 éclipses/an. Les éclipses totales de Lune contrairement à celle de soleil sont assez courantes. On peut observer une éclipse totale de Lune au même endroit tous les 2 ans environ alors qu'une éclipse de soleil tous les 370 ans seulement. Prochaines éclipses en prévision: Novembre 2003 Mai 2004 Octobre 2004 Avril 2005 Octobre 2005 Synthèse : A travers cette partie nous avons pu voir les différentes éclipses de Lune et ainsi expliquer en quoi elle se différencie et pourquoi sont-elles plus ou moins rare. Ensuite nous avons fait référence aux principales éclipses de l'histoire humaine et avons pus montrer que pendant longtemps les hommes n'ont pu expliquer cette nuit brutale et ses phénomènes climatiques. Mais grâce aux progrès scientifiques nous pouvons réussir maintenant à expliquer cette extraordinaire relation entre la Lune, la Terre et le Soleil. Maintenant que nous connaissons presque tout sur la Lune, l'Homme va s'attaquer à son système solaire plus loin et plus vaste. II) Les mouvements de la lune 2.1 Taille et forme A une distance moyenne de 384.600 km, la Lune tourne autour de la Terre sur une orbite légèrement elliptique qui s'inscrit entièrement dans le diamètre du Soleil (voir schéma ci-dessous). La vitesse circonférentielle lunaire moyenne (environ 3700 km/h) est proche de celle des jets militaires les plus rapides (mach 3). La Lune parcourt en une heure une distance équivalente à celle qui sépare New-York de Los-Angeles. Mais en raison de la marée et des forces gravitationnelles, la Lune s'éloigne de la Terre et donc ralentit. Ce ralentissement l'éloigne actuellement de la Terre d'environ 30 cm/an. D'ici 600 millions d'années la Lune sera plus éloignée et plus petite de 10%. Ce phénomène auratables conséquences sur les éclipses puisque la Lune pourra de moins en moins éclipser notre Soleil. de no 2.2 Inclinaison de l’orbite lunaire L’orbite décrite par la Lune ne se trouve pas sur le même plan que l’écliptique (plan apparent de l’orbite du Soleil). Elle est un peu inclinée, d’environ 5°, par rapport à ce plan. L’inclinaison agit sur les marées subies sur Terre et affecte spécialement les éclipses solaire et lunaire. Si l’orbite de la Lune n’était pas inclinée de 5°, par rapport à celle de la Terre, il y aurait chaque mois une éclipse lunaire et une éclipse solaire. Les deux points sur lesquels l’orbite de la Lune coupe l’écliptique s’appellent les nœuds (ascendant et descendant) ; la ligne qui les relie se nomme la ligne des nœuds Sous l’action de la gravité due au Soleil la ligne des noeuds pivote sur elle-même tous les 18,6 années. C’est important car les éclipses ne peuvent se produire que quand la Lune est proche d’un nœud et surtout quand la ligne des nœuds est orientée vers le Soleil. 2.3 Pourquoi voit on toujours la même face de la lune ? La lune effectue une rotation complète autour de son axe dans le même temps qu’elle effectue une période sidérale (en même temps qu’elle fait un tour autour de la terre).C’est pourquoi on voit toujours la même face. 2.4 Les différentes phases de la lune La lune est animée de deux mouvements : elle pivote sur son axe et elle décrit une orbite autour de la terre. Au fil du mois sidéral que met la lune à faire le tour de la Terre, une portion plus ou moins importante de sa surface nous apparaît en fonction de la position qu’elle occupe par rapport au soleil. Ces changements sont appelés phases de la lune Lorsque la Lune se trouve entre le soleil et la Terre, la surface qui nous fait face est entièrement sombre : c’est la nouvelle lune Au fur et à mesure que la lune se déplace, elle laisse apparaître un croissant qui grossit et prend au bout d’une semaine la forme d’une demi-lune(premier quartier). Une semaine plus tard sa surface est entièrement éclairée : c’est la pleine Lune. Le phénomène s’inverse alors et la Lune décrit (dernier quartier), jusqu’à disparaître totalement à la nouvelle Lune. La lune traverse ces différentes phases en 29.5 jours(mois synodique).Ce mois se définit comme la période de révolution au bout de laquelle la Lune se retrouve dans la même position par rapport au soleil. Le fait que la Terre elle-même se déplace autour du soleil explique la différence de durée entre mois synodique et mois sidéral. ANNEXE MOIS SIDERAL : 27.3jours C’est le temps qu’il faut à la lune pour se retrouver dans la même position par rapport aux étoiles. MOIS SYNODIQUE : 29.5jours C’est la période de révolution au bout de laquelle la lune se retrouve dans la même position par rapport au soleil. LIGNE DE NŒUD : Intersection des plans lunaires et terrestres. ECLIPTIQUE : C’est le plan apparent de l’orbite du soleil. L'inconnu que personne ne connaît...