Eclipses et phases de la Lune
a) Les éclipses
Depuis la Terre, nous pouvons observer deux catégories d'éclipses : les éclipses de Lune et les éclipses de Soleil. Les éclipses ont lieu quand le Soleil, la Lune et la Terre sont alignés. Les astronomes de l'antiquité avaient remarqué que les configurations relatives des trois astres concernés, Soleil-Terre-Lune, se reproduisaient à l’identique au bout d’une période de 6 585 jours appelée saros.
Il a fallu attendre le 5ème siècle avant J.-C. pour que les Grecs soient en mesure de comprendre comment se déroulent les éclipses. Par exemple le philosophe et savant grec Thalès de Milet étudie ce phénomène.
Si l'orbite terrestre était dans le même plan que l'orbite lunaire, il y aurait une éclipse de Soleil à chaque tout les 28 jours. Mais les deux orbites sont inclinées de cinq degrés et ne se coupent qu'en seulement deux points, appelés nœuds. C'est pourquoi il se produit une éclipse seulement lorsque la Lune et le Soleil se situent sur ces nœuds. Ces phénomènes ont lieu entre deux et sept fois au cours de l'année.
Schéma des mouvements de la lune et du soleil par rapport à la terre
http://www.astrosurf.com/lecurieux/junior/2013/ECLIPSE%20DE%20LUNE%20!!!%20.pdf
Lorsque la Terre est éclairée par le Soleil, elle projette un cône d’ombre. Lorsqu’on se situe dans ce cône d’ombre on ne voit plus la lumière provenant du soleil. On appelle pénombre la zone d’ombre partielle située autour de ce cône d’ombre. La longueur moyenne du cône d’ombre est de 1 379 200 kilomètres et son diamètre est de 9 170 kilomètres, le tout à une distance moyenne Terre-Lune de 384 400 kilomètres. Lorsque la Lune, le Soleil et la Terre sont alignés, et que la Lune entre dans la zone d’obscurité projetée par la Terre, alors elle disparaît petit à petit : on appelle cela une éclipse lunaire.
Schéma d’une lunaison
b) Phases de la lune
La phase lunaire désigne une portion de lune éclairée par le soleil et vue à partir de la Terre. Le Soleil éclaire toujours une moitié de la Lune, même si observée depuis la Terre, nous n'avons pas cette impression. En effet, la Lune tournant en orbite autour de la Terre, les positions relatives du Soleil, de la Terre et de la Lune changent constamment. Puisque la Lune est visible uniquement en raison de la lumière du Soleil qu'elle réfléchit, seule la partie de la Lune orientée à la fois vers la Terre et vers le Soleil est visible. On représente ici quatre positions particulières de la Lune lors de son mouvement autour de la terre :
Schéma des phases de la lune
Position 1 : nouvelle Lune : quelle que soit notre position, la face de la Lune tournée vers la Terre est totalement dans l'obscurité, on ne peut donc pas l'apercevoir depuis la Terre.
Position 2 : premier quartier de Lune : la face de la Lune tourné vers la Terre n’est éclairée que de moitié. On ne voit donc que sa face gauche
Position 3 : pleine Lune : la face de la Lune tournée vers la Terre est totalement éclairée par le Soleil ainsi, on peut observer un disque lunaire complet depuis tous les points de la Terre situés sur la face obscure de notre planète à l’inverse de la position 1.
Position 4 : dernier quartier de Lune : la face de la Lune tourné vers la Terre n’est éclairée que de moitié. On voit donc que sa face droite.
http://culturesciencesphysique.ens-lyon.fr/ressource/PhasesLune.xml
On peut détérminer précisément la portion visible de la Lune depuis la Terre. Plus l'angle Terre-Lune-Soleil est petit, plus la face visible est petite, quand cet angle est égal à 0° alors, c'est la nouvelle Lune. Plus l'angle Terre-Lune-Soleil est grand, plus la face visible est grande, quand cet angle est égal à 180°, c'est la pleine Lune
Schéma : face visible de la lune selon l'angle Terre-Lune-Soleil