Notre satellite, la lune, fascine l’humanité depuis l’aube des temps. Elle a été vénérée pendant des siècles et les premiers scientifiques lui ont consacré de nombreux ouvrages. Depuis les travaux du mathématicien, physicien et astronome Isaac Newton, nous savons que c’est la gravitation universelle et la relativité générale qui la maintiennent proche de la terre. Toutefois, une question se pose : quelle est la force gravitationnelle de la lune ?
Que vaut la gravité sur la lune ?
L’accélération gravitationnelle à la surface de la Lune est d’environ 1,625 m/s2. Sur toute la surface de la lune, la variation de l’accélération gravitationnelle est d’environ 0,0253 m/s2 (soit 1,6% de l’accélération due à la gravité). Parce que le poids dépend directement de l’accélération gravitationnelle, la pesanteur sur la Lune ne vaut que 16,6% (≈ 1/6) de celle sur la Terre.
La loi gravitation universelle et la théorie de la relativité d’Einstein stipulent que l’attraction gravitationnelle entre deux corps est directement proportionnelle à leurs masses et inversement proportionnelle au carré de la distance entre les corps. Par conséquent, plus la masse des objets est grande et plus ils sont proches les uns des autres, plus l’attraction gravitationnelle entre eux et la courbure de l’espace-temps sont grandes.
L’influence de la force gravitationnelle de la lune sur les marées océaniques
L’attraction gravitationnelle de la lune sur la Terre est la principale cause de la montée et de la descente des marées océaniques. L’attraction gravitationnelle de la lune provoque deux renflements d’eau sur les océans de la Terre. L’un se produit là où les eaux océaniques font face à la lune et l’autre sur la face opposée de la terre. Les deux renflements provoquent des marées hautes. Au fur et à mesure que la Terre tourne, les renflements se déplacent autour d’elle. Les forces de gravité du système solaire combinées à la rotation de la Terre et à d’autres facteurs provoquent généralement deux marées hautes et deux marées basses chaque jour.
Les forces de marée sont basées sur la force d’attraction gravitationnelle. En ce qui concerne les forces de marée sur la Terre, la distance entre deux objets est généralement plus critique que leurs masses. Les forces génératrices de marée varient inversement au cube de la distance de l’objet générateur de marée. Les forces d’attraction gravitationnelles ne varient que inversement au carré de la distance entre les objets. L’effet de la distance sur les forces de marée se voit dans la relation entre le soleil, la lune et les eaux de la Terre.
Les effets de la force gravitationnelle de la lune sur la vie sur terre
L’attraction gravitationnelle de la lune combinée à celle du soleil a influencé une grande partie du passé géologique de la Terre.
Une étude datant de 2015 montre que l’interaction gravitationnelle de la lune est susceptible de modifier l’orientation des feuilles des plantes terrestres. En comparant des plantes terrestres et des plantes cultivées sur la Station Spatiale Internationale (ISS), les chercheurs en sont arrivés à la conclusion que les cycles de la marée sont corrélés avec le mouvement des feuilles des plantes terrestres.
Les scientifiques découvrent aussi des liens intéressants entre le champ de gravitation de la lune et certains aspects de la vie sur Terre. Nous devons remercier la gravité de la lune pour la stabilité de l’axe de notre planète. C’est l’un des facteurs qui influencent la rotation cohérente de la Terre dans la même direction. La rotation constante de notre planète est à la base de la du maintien d’un climat propice à la vie sur terre. La lune stabilise aussi l’axe de rotation de la terre. Sans la lune, cet axe serait plus instable.
Ainsi, non seulement la lune éclaire nos cieux nocturnes, inspire l’émerveillement et dicte les horaires de certains animaux, mais elle rend la vie possible sur notre planète. De la genèse des marées à l’enchaînement des saisons, nous devons beaucoup au satellite de notre chère planète.
Les effets de la lune sur la longueur des jours terrestres
La rotation de la Terre est ralentie par l’attraction gravitationnelle de la lune, un phénomène que les scientifiques appellent « freinage par marée ». Chaque siècle la terre ralentit de 2,3 millisecondes. Il y a 1,4 milliard d’années dans le passé, une journée sur terre ne dure qu’environ 18 heures. A cette époque, la distance terre-lune était moins importante, d’après une étude datant de 2018.
A court terme, cela ne pose pas de problème. Mais si on se place sur une échelle d’un million à un milliard d’années, cela peut gravement affecter le calendrier que nous utilisons. De l’avis de certains scientifiques, ce ralentissement ne sera pas constant si on tient compte des effets du changement climatique.
Pourquoi la gravité est-elle irrégulière sur la lune ?
Depuis que les premiers satellites ont été envoyés sur la Lune pour rechercher des sites d’atterrissage pour les astronautes d’Apollo, les scientifiques ont remarqué un phénomène particulier: lorsque ces sondes en orbite autour de la Lune, passaient sur certains cratères et bassins d’impact, elles ont régulièrement dévié de leur trajectoire, plongeant vers la surface de la Lune avant de remonter. Il s’avère que la cause de telles orbites cahoteuses était la lune elle-même.
Au fil des ans, les scientifiques ont observé que sa gravité était plus forte dans certaines régions que dans d’autres, créant un champ gravitationnel « bosselé ». En particulier, une poignée de bassins d’impact présente une force gravitationnelle étonnamment forte. Les scientifiques ont soupçonné que l’explication a quelque chose à avoir avec une distribution irrégulière des masses sous la surface lunaire. Ils ont surnommé ces concentrations de masse « mascons».
La façon exacte dont ces mascons ont vu le jour est longtemps restée un mystère. En utilisant des données gravimétriques à haute résolution de la mission GRAIL (Gravity Recovery and Interior Laboratory) de la NASA, des chercheurs du MIT et de l’Université de Purdue ont cartographié la structure de plusieurs mascons lunaires et ont constaté que leurs champs gravitationnels ressemblaient à un schéma en forme d’œil de bœuf.
Pour comprendre ce qui a provoqué ce modèle gravitationnel, l’équipe a créé des simulations des impacts lunaires, ainsi que leurs répercussions géologiques dans la croûte et le manteau de la lune, à court et à long terme. Ils ont constaté que les simulations reproduisaient le schéma en forme d’œil de bœuf dans un seul scénario.
Lorsqu’un astéroïde s’écrase sur la lune, il envoie des matériaux 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. Cette onde se répercute dans la croûte et produit une contre-onde qui attire le matériau dense du manteau lunaire vers la surface, créant un centre dense dans le cratère. Après des centaines de millions d’années, la surface se refroidit et se détend, créant un œil de bœuf qui correspond au schéma gravitationnel d’aujourd’hui.
Cette chaîne tumultueuse d’événements a probablement cédé la place aux mascons lunaires d’aujourd’hui
Comment l’attraction gravitationnelle de la Terre agit-elle sur la lune ?
La terre, tout comme les autres planètes, a également des effets sur sa lune. L’attraction gravitationnelle de la Terre est à la base de la forme particulière de la lune, mais ce n’est pas tout. La terre provoque quotidiennement une modification des dimensions de la lune. La force de gravitation de la terre provoque ce qu’on appelle une «marée du corps lunaire». Elle crée deux bosses à la surface de la lune. La première est orientée vers la Terre, tandis que la seconde se situe du côté opposé.