Comment fonctionnent les phases de la Lune : deux mois, huit formes, aucune ombre

Deux mois : 27,32 jours et 29,53 jours

Le mois sidéral vaut 27,32 jours — 27 jours, 7 heures et 43 minutes — et correspond au temps que met la Lune à revenir au même point par rapport aux étoiles fixes. Le mois synodique vaut 29,53 jours — 29 jours, 12 heures et 44 minutes — et correspond au temps écoulé d'une nouvelle lune à la suivante. Seul le second gouverne les phases, car une phase se définit par l'angle Soleil-Terre-Lune, et la direction du Soleil ne cesse de se déplacer tandis que la Terre poursuit son orbite.

L'arithmétique tient en une ligne : 1 divisé par 29,53 égale 1 divisé par 27,32 moins 1 divisé par 365,26. Lis-la en vitesses plutôt qu'en périodes et elle devient évidente. La Lune avance de 13,18 degrés par jour par rapport aux étoiles tandis que la Terre avance de 0,99 degré par jour autour du Soleil : l'angle de phase ne s'ouvre donc qu'à la différence des deux, soit 12,19 degrés par jour. Divise 360 par 12,19 et le cycle de 29,53 jours ressort directement. Dit autrement, pendant les 27,32 jours d'une orbite la Terre a glissé d'environ 27 degrés sur sa trajectoire, et rattraper ces 27 degrés à 12,19 degrés par jour coûte à la Lune les 2,21 jours supplémentaires.

Ce n'est pas l'ombre de la Terre

C'est l'idée fausse qu'il faut nommer franchement, car elle survit à la plupart des explications. Un croissant n'est pas une ombre projetée sur la Lune : c'est la mince portion de l'hémisphère éclairé en permanence qui se trouve visible sous notre angle. La moitié de la Lune est au soleil à chaque instant de chaque mois, y compris à la nouvelle lune, où cette moitié nous tourne simplement le dos. Si une ombre en était responsable, on s'attendrait à voir son bord dessiner chaque mois un arc de cercle de la taille de la Terre balayant le disque, et ce n'est pas du tout ce que l'on observe.

L'ombre de la Terre atteint bel et bien la Lune, mais uniquement lors d'une éclipse de Lune, et si c'est rare, c'est parce que l'orbite lunaire est inclinée d'environ 5,1 degrés sur le plan de l'orbite terrestre. La plupart des pleines lunes passent donc au-dessus ou en dessous du cône d'ombre plutôt qu'à travers. Une éclipse exige qu'une pleine lune coïncide avec la traversée de ce plan incliné, ce qui n'arrive que quelques fois par an au plus. Si tu peux suivre le changement de phase sur une semaine, observe que le terminateur — la ligne séparant la partie éclairée de la partie sombre — est une ellipse qui s'aplatit puis se rouvre progressivement, tout autre chose que la morsure circulaire nette qu'une éclipse inflige au disque.

Lire le ciel là où tu vis réellement

Comme l'angle de phase s'ouvre de 12,19 degrés par jour, la Lune se lève environ 49 minutes plus tard chaque jour — disons 50. Chacune des huit phases nommées est séparée de ses voisines par 3,69 jours, d'où les heures de lever du tableau qui progressent d'environ trois heures. Ce seul schéma suffit à identifier n'importe quelle phase sans carte : une Lune croissante est un astre du soir, haut à l'ouest après le coucher du soleil, tandis qu'une Lune décroissante est un astre du matin qu'on croise avant l'aube à l'est. Un croissant suspendu dans le crépuscule du soir est toujours croissant ; un croissant bas sur l'horizon avant le lever du soleil est toujours décroissant.

La règle gauche-droite est la partie que presque toutes les pages anglophones ratent par omission. Au nord de l'équateur, le bord éclairé d'une Lune croissante est à droite et celui d'une Lune décroissante à gauche ; au sud de l'équateur, les deux sont inversés, parce qu'un observateur de Melbourne se tient à l'envers par rapport à un observateur de Berlin. La Lune n'a pas changé — l'observateur, si. Près de l'équateur, aucune des deux règles ne tient vraiment : le terminateur y est presque horizontal, si bien qu'un jeune croissant ressemble à un bol ou à un sourire plutôt qu'à une virgule penchée d'un côté ou de l'autre. C'est précisément pour cela que le calculateur permet de choisir l'hémisphère.

Questions fréquentes

Pourquoi la Lune semble-t-elle à l'envers en Australie ?

Parce qu'un observateur de l'hémisphère sud est orienté à l'envers par rapport à un observateur de l'hémisphère nord : le même disque lui parvient donc tourné d'environ 180 degrés. Un premier croissant éclairé à droite à Berlin est éclairé à gauche à Melbourne, et les mers qui dessinent le visage familier apparaissent retournées. Rien ne change du côté de la Lune ; seul change l'endroit d'où l'on regarde. C'est aussi pourquoi une planche des phases dessinée pour un hémisphère induit activement en erreur dans l'autre.

Pourquoi n'y a-t-il pas une éclipse de Lune à chaque pleine lune ?

Parce que l'orbite de la Lune est inclinée d'environ 5,1 degrés sur le plan dans lequel la Terre tourne autour du Soleil. À la plupart des pleines lunes, la Lune passe au-dessus ou en dessous du cône d'ombre terrestre au lieu d'y entrer. Une éclipse exige que la pleine lune tombe près de l'un des deux points où l'orbite inclinée croise ce plan, ce qui ne se produit que pendant deux saisons d'éclipses par an — d'où quelques éclipses de Lune par an, et non douze.

L'intervalle entre deux pleines lunes vaut-il toujours 29,53 jours ?

Non — 29,53 jours est une moyenne. Les lunaisons individuelles s'étalent d'environ 29,3 à 29,8 jours, parce que l'orbite lunaire est une ellipse et que la Lune va plus vite près du périgée que près de l'apogée, tandis que la vitesse de la Terre autour du Soleil varie aussi. Un calculateur qui suppose un cycle constant de 29,53 jours, comme beaucoup de modèles simples, reste donc juste à quelques heures près sur un mois mais dérive si on le projette des années à l'avance. Pour une date proche d'aujourd'hui, la simplification suffit ; pour une date historique, utilise une éphéméride.