LE MAGAZINE DES SCIENCES DE L’UNIVERS EN AFRIQUE
Lune montante ou Lune croissante ?

Lune montante ou Lune croissante ?

Bien des jardiniers vous le diront, la Lune montante est propice aux cultures. Les graines germeraient mieux, les fruits et légumes récoltés seraient de meilleure qualité, les greffes prendraient mieux… C’est là un des nombreux pouvoirs attribués à notre voisine céleste, bien que ces allégations ne reposent généralement sur aucun fondement scientifique. Dans le cas de cet adage horticole, la notion de Lune montante est en outre fréquemment assimilée à celle de Lune croissante. Nous faisons ici le point sur ces deux phénomènes bien distincts afin d’améliorer, nous aussi, notre culture…

 Les phases : des croissants… croissants et décroissants

On sait depuis 400 ans que la Lune tourne autour de la Terre et que le couple Terre-Lune tourne lui-même autour du Soleil. Il faut vingt-neuf jours et demi à la Lune pour faire le tour de notre planète et revenir à une position identique, relativement au Soleil et à la Terre. C’est ce qu’on appelle le mois synodique ou, plus simplement, la lunaison [1]. Depuis la Terre, la fraction de l’hémisphère lunaire éclairé par le Soleil varie de jour en jour en fonction de l’angle Soleil-Terre-Lune. Cette variation d’aspect qui s’étend sur près d’un mois s’appelle le cycle des phases.

Lorsque la Lune se trouve entre la Terre et le Soleil [2], c’est son côté non éclairé par le Soleil qui nous fait face. Elle nous est donc invisible ; c’est la nouvelle Lune. Les soirs qui suivent la nouvelle Lune, du fait de son mouvement autour de la Terre, l’hémisphère lunaire éclairé commence à nous apparaître sous la forme d’un fin croissant qui gagne progressivement en épaisseur au fil des jours jusqu’à atteindre la moitié du disque lunaire, formant alors le premier quartier. Puis, le terminateur [3] s’arrondit progressivement, donnant à la Lune une forme bossue ou renflée qu’on appelle gibbeuse jusqu’à ce que le disque lunaire finisse par être pleinement éclairé : c’est la pleine Lune. Pendant cette période qui dure près de quinze jours, la surface éclairée du disque lunaire s’accroît. C’est la période dite de Lune croissante.

Après la pleine Lune, les phases s’enchaînent en sens inverse : Lune gibbeuse, dernier quartier puis croissant de plus en plus fin jusqu’à la nouvelle Lune. La surface éclairée diminuant, on parle de Lune décroissante.

En résumé, la Lune croissante est la période qui va de la nouvelle Lune à la pleine Lune, et la Lune décroissante, de la pleine Lune à la nouvelle Lune. Ainsi, un simple coup d’œil à la forme de notre satellite permet de savoir si nous sommes dans la période croissante ou décroissante.

Le cycle des phases lunaires. La Lune croissante dure de la nouvelle Lune (NL) jusqu’à la pleine Lune (PL) en passant par le premier quartier (PQ). La Lune décroissante, de la pleine Lune à la nouvelle Lune en passant par le dernier quartier (DQ). (Crédit : É. Evrard)

La course de la Lune : des hauts et des bas

Chacun sait que l’été, le Soleil monte très haut dans le ciel et nous chauffe ardemment pendant de longues journées, tandis qu’en hiver, son disque pâle peine à s’élever au-dessus de l’horizon et redescend bien vite pour se coucher tôt. Il en va de même pour la Lune, à une nuance près toutefois : alors que pour le Soleil, ce cycle dure une année, pour la Lune il s’effectue en seulement 27,3 jours, une période qu’on appelle le mois tropique [4]. La raison de cette variation mensuelle de la hauteur apparente de notre satellite tient au fait que l’orbite lunaire ne s’effectue pas dans le même plan que l’écliptique [5], mais qu’elle est inclinée d’environ 5 degrés. Au cours de son périple autour de la Terre, la Lune va donc alternativement « monter » vers le point le plus au nord de son orbite puis « redescendre » vers le point le plus au sud. Ce faisant, elle coupe l’écliptique en deux points qu’on appelle les nœuds, une fois en montant (nœud ascendant), une fois en redescendant (nœud descendant).

Contrairement au phénomène précédent (Lune croissante/décroissante), il n’est pas possible de savoir d’un simple coup d’œil si la Lune est en train de monter ou de descendre. Il faut pour cela observer son passage au minimum deux jours consécutifs et noter sa hauteur apparente dans le ciel en prenant un point de repère quelconque (relief, arbre, clocher, pylône…). Entre le premier et le deuxième jour, la Lune aura progressé sur son orbite et, selon le cas, elle sera plus au nord et apparaîtra alors plus haute que la veille (on parlera de Lune montante ou ascendante), ou bien elle sera plus au sud et apparaîtra plus basse (on parlera de Lune descendante). Le mois tropique étant de 27,3 jours, la Lune montante et la Lune descendante durent chacune un peu moins de 14 jours. Si l’on ne peut pas mener ces observations in situ, on trouvera dans les éphémérides astronomiques l’indication du jour où la Lune atteint le point le plus haut de son orbite (appelé déclinaison maximum) et le point le plus bas (déclinaison minimum). On en déduira instantanément le sens de son mouvement pour une date donnée.

Bien qu’elles soient toutes deux liées au mouvement orbital de la Lune autour de la Terre, Lune croissante/décroissante et Lune ascendante/descendante sont donc deux notions bien différentes et deux phénomènes qui ne coïncident pas. Pour un jour donné, la Lune peut en effet être à la fois croissante et descendante ou, à l’inverse, décroissante et montante ! Ce sera notamment le cas du 8 au 17 avril où la Lune sera montante et décroissante, puis du 21 avril au 1er mai où elle sera croissante et descendante.

D’un jour à l’autre, la hauteur de la Lune varie. Selon le sens de la variation, on parlera de Lune montante (ou ascendante) ou de Lune descendante. (Crédit : É. Evrard)

Ajoutons pour conclure que l’écliptique est incliné d’un peu plus de 23° par rapport au plan équatorial de la Terre, ce qui cause les variations de hauteur de la trajectoire du Soleil dans le ciel et le cycle des saisons. Cette inclinaison de l’écliptique a aussi une incidence sur la position apparente de la Lune, mais cette fois le cycle n’est pas mensuel mais annuel. Selon la saison, la déclinaison maximum de la Lune (position apparente la plus haute du mois) et sa déclinaison minimum (position apparente la plus basse du mois) sont ainsi plus ou moins hautes. Au risque de sortir du cadre de cet article consacré aux variations mensuelles d’aspect et de position de la Lune, retenons simplement que, contrairement au Soleil, les pleines Lunes sont plus hautes en hiver qu’en été.

Article écrit par Éric EVRARD │ Science et Culture en Picardie

[Notes]

  1. La période synodique est l’intervalle de temps qui s’écoule entre deux passages consécutifs d’une planète ou d’un satellite à un même point par rapport au Soleil et à la Terre. S’agissant de la Lune, le mois synodique ou lunaison sépare deux phases identiques (p. ex. : 2 pleines Lunes).
  2. Plus précisément, lorsque la Lune et le Soleil ont la même longitude géocentrique, ce qui n’implique pas un alignement parfait des trois astres.
  3. Ligne fictive qui sépare la partie éclairée par le Soleil de la partie non éclairée.
  4. S’agissant de la Lune, le mois tropique est l’intervalle de temps qui s’écoule entre deux passages consécutifs de la Lune à une même longitude écliptique.
  5. Plan de l’orbite de la Terre autour du Soleil.
Quatorze milliards d’années d’évolution d’amas globulaires simulées sur un supercalculateur

Quatorze milliards d’années d’évolution d’amas globulaires simulées sur un supercalculateur

1. Simulation d’un amas globulaire initialement en rotation rapide, contenant 1,5 million d’étoiles. Il est vu sur cette image comme s’il était observé, à un âge de 12 milliards d’années, à une distance de 800 kpc, par l’instrument NIRCam du télescope spatial James-Webb. (Crédit : Bianchini et al. [1])

Les amas globulaires figurent parmi les plus anciens ensembles d’étoiles de l’Univers. Ils sont omniprésents dans l’environnement des galaxies autour desquelles ils tournent. Les amas globulaires sont aussi des objets abondamment observés. La compréhension de leurs propriétés implique de connaître l’évolution physique et chimique des étoiles, et l’étude de leurs mouvements.

Les mouvements des étoiles d’un amas globulaire se font sous l’influence des autres étoiles de l’amas. En première approximation, elles tournent autour du centre de l’amas. Mais comment ? Tournent-elles toutes dans le même sens ou dans des directions quelconques ? Comment leurs vitesses se répartissent-elles ? Des observations effectuées à partir des années 2010 ont montré que malgré la forme sphérique des amas globulaires, la vitesse des étoiles n’est pas dirigée uniformément dans toutes les directions (on dit que la distribution des vitesses est anisotrope), et que les amas globulaires sont en rotation. C’est-à-dire que les étoiles ont tendance à tourner autour du centre de l’amas dans le même sens.

Cependant, les étoiles ne tournent pas sagement sur des orbites elliptiques. Elles interagissent les unes avec les autres de manière complexe. Dans les régions denses en étoiles, des interactions à très courte distance sont possibles, entraînant la formation d’étoiles doubles (captures) ou, au contraire, l’éjection d’étoiles hors de l’amas. Les étoiles ou les supernovae résultant de leur explosion peuvent aussi acquérir des vitesses importantes. Les étoiles de l’amas évoluent aussi sous l’influence gravitationnelle de la galaxie autour de laquelle ces amas évoluent. En effet, lorsque l’amas est proche de sa galaxie, des différences notables de force de gravitation exercées par la galaxie entre des côtés opposés de l’amas peuvent le distordre (effet de marée) et arracher des étoiles à l’amas. Celles-ci forment alors comme une sorte de ruban d’étoiles dans le sillage de l’amas, que l’on appelle un courant de marée.

Des simulations des amas globulaires effectuées actuellement tiennent compte de l’évolution des étoiles de l’amas, depuis leur création jusqu’à leur transformation en naines blanches, en étoiles à neutrons ou en trous noirs, mais aussi de leurs mouvements dans l’amas, pouvant inclure la création et l’évolution des systèmes d’étoiles doubles. Des simulations tiennent compte également du mouvement des étoiles sous l’influence de la galaxie hôte. Tout cela est possible à présent avec des supercalculateurs, même en prenant en compte un nombre réaliste d’étoiles, lequel est de l’ordre du million.

Les simulations ont montré qu’au commencement de l’évolution des amas globulaires, des instabilités entraînent une migration des étoiles des régions internes de l’amas à des distances encore plus proches du centre. On parle d’effondrement du cœur. Cela accroît significativement la densité d’étoiles dans les régions centrales de l’amas, alors que les régions externes gardent une densité en étoiles plus faible. De plus, les étoiles de forte masse (y compris les trous noirs) sont entraînées plus efficacement que les étoiles légères dans cet effondrement. On appelle ce phénomène la ségrégation de masse. Cette ségrégation tend à regrouper les étoiles massives vers le centre de l’amas, en laissant les étoiles plus légères dans les régions moins denses de la périphérie.

Lorsque la densité au cœur de l’amas est assez élevée pour que les interactions entre étoiles proches permettent la formation d’un assez grand nombre d’étoiles doubles, la dynamique change, et l’effondrement du cœur cesse progressivement.

Comme il a été établi que les amas globulaires sont généralement en rotation, un groupe d’astronomes, dont plusieurs travaillent à l’observatoire de Strasbourg, s’est intéressé à l’influence de la rotation des amas globulaires sur leur évolution. Leurs simulations [1], au nombre de 25, ont permis de calculer l’évolution d’amas globulaires comprenant entre 250 000 et 1,5 million d’étoiles, sur une durée de 12 ou 14 milliards d’années. C’est presque l’âge de l’Univers ! Les simulations se distinguaient les unes des autres par leur taux initial de rotation, par la densité d’étoiles, et plusieurs champs de marée (dus à la galaxie voisine) ont été simulés [2].

La comparaison de l’état des amas globulaires à la fin des simulations avec les amas globulaires observés actuellement a permis de caractériser rétrospectivement comment devaient être ces amas il y a 12 ou 14 milliards d’années.

2. Évolution temporelle d’un amas globulaire en rotation. Simulation du même amas globulaire que sur la figure 1, toujours comme s’il était observé avec le JWST à 800 kpc de distance. De droite à gauche, l’âge de l’amas est de 0, 1 et 12 milliards d’années. L’amas est vu sous un autre angle que sur la figure 1. (Crédit : Bianchini et al. [1])

Globalement, il ressort de ces simulations que les amas globulaires ont une rotation de plus en plus faible au cours de leur évolution. On dit qu’ils perdent du moment cinétique. À l’origine, il y a 12 à 14 milliards d’années, ils tournaient sur eux-mêmes cinq fois plus vite (environ) qu’actuellement. Les amas étaient également plus petits à l’origine. Au cours de cette évolution, la taille des amas a augmenté d’un facteur cinq environ.

Les simulations ont montré que la rotation joue un rôle essentiel dans l’évolution des amas globulaires. Les amas avec un taux de rotation initial plus élevé subissent un effondrement du cœur plus rapide et plus marqué. Il se produit seulement en quelques centaines de millions d’années contre un milliard d’années pour un amas en rotation lente. La ségrégation de masse y est aussi plus importante, favorisant la présence des étoiles les plus massives dans le cœur de l’amas.

L’effondrement du cœur et la ségrégation de masse n’empêchent cependant pas que de nombreuses étoiles s’échappent de l’amas. Les pertes de masse sont très importantes dans le premier milliard d’années d’existence de l’amas, avec des valeurs typiques de 30 % de la masse totale initiale. Elles sont majoritairement dues à des processus liés à l’évolution des étoiles. Les effets de marée causés par la galaxie hôte deviennent dominants plus tard. Au bout de quelques milliards d’années, la perte de masse est alors assez variable, souvent proche de 40 % ou 50 % au total, sauf dans des conditions particulières propices aux effets de marée causés par la galaxie.

Les amas actuellement les plus massifs sont ceux qui ont gardé un taux de rotation parmi les plus élevés, c’est-à-dire dans les amas où les étoiles ont toutes tendance à tourner dans l’amas dans le même sens. Cela est compatible avec les observations des taux de rotation des amas globulaires actuels, les moins massifs ayant des taux de rotation très faibles.

En conclusion, les simulations menées dans cette étude ont montré le rôle déterminant de la rotation dans les phases initiales de l’évolution des amas globulaires.

Article écrit par Fabrice Mottez│ CNRS, Observatoire de Paris-PSL

[Notes]

  1. Bianchini P. et al., « How supercomputers are rewriting the history of globular star clusters », Astronomy and Astrophysics, 708, A10, 2026.
  2. Ces simulations ont été effectuées avec un code dit à N-corps qui traite du mouvement des étoiles, tout en incorporant des ingrédients liés à l’évolution des étoiles et à l’interaction avec le champ de gravitation de la galaxie hôte. Les simulations ont tourné sur le supercalculateur Jean-Zay (Genci-Idris), situé sur le plateau de Saclay au sud de Paris, sur une durée de 3 années. Le nombre d’heures de calcul cumulées sur tous les processeurs graphiques (GPU) a été de 350 000 heures. La plus grosse des 25 simulations a tourné durant 400 jours en utilisant entre 12 et 48 GPU.
À la découverte des astéroïdes : l’expérience d’Andoniaina Rajaonarivelo et Mustapha Benguesmia avec la campagne IASC

À la découverte des astéroïdes : l’expérience d’Andoniaina Rajaonarivelo et Mustapha Benguesmia avec la campagne IASC

A travers des programmes de science participative, la découverte d’astéroïdes n’est plus réservée aux grands observatoires ou aux astronomes professionnels. Aujourd’hui, avec un ordinateur, de la rigueur et de la passion, des scientifiques amateurs et des étudiants peuvent contribuer directement à l’exploration du système solaire.

C’est notamment le cas à travers l’International Astronomical Search Collaboration (IASC), une initiative soutenue par la NASA qui permet à des participants du monde entier d’analyser des images astronomiques et d’identifier de nouveaux objets célestes.

Dans cet entretien, Andoniaina Rajaonarivelo, basé à Madagascar, et Mustapha Benguesmia, en Algérie, reviennent sur leur expérience, leur découverte respective des astéroïdes «2024 WF60» et «2024 WH52» et leur vision de l’astronomie en Afrique.

De la passion à la pratique scientifique

Les parcours d’Andoniaina et de Mustapha illustrent deux chemins différents vers une même passion.

À Madagascar, Andoniaina Rajaonarivelo est aujourd’hui directeur de l’Observatoire astronomique d’Ecoles du Monde Madagascar et le président sortant de l’association Haikintana. Ces recherches en astronomie sont dirigés la recherche en pollution lumineuse et l’environnement nocturne, la relation qu’a l’homme avec le ciel nocturne et l’astronomie pour l’éducation.. Pourtant, son intérêt pour l’astronomie n’a pas toujours été évident :
« Ce n’est qu’en première année à l’université que mon intérêt est né, grâce à un professeur qui m’a profondément marqué par sa manière de transmettre l’astronomie. »

Andoniana Rajaonarivelo

De son côté, Mustapha Benguesmia, astrophotographe et stagiaire en astrophysique en Algérie, s’est passionné très tôt pour le ciel :
« Je suis passionné d’astronomie depuis mon enfance. Les magazines scientifiques et les images du ciel profond ont été une véritable source d’inspiration. »

Mustapha Benguesmia

Tous deux ont découvert la recherche d’astéroïdes via les campagnes de recherche organisés par l’IASC. Andoniaina s’y est lancé avec son Haikintana depuis 2021, tandis que Mustapha a rejoint le programme plus récemment, en 2024.

Ils ont tous les deux une motivation : contribuer au développement de l’astronomie.

Comprendre la détection d’astéroïdes

Les campagnes de l’IASC reposent sur un principe simple mais rigoureux : analyser des images du ciel pour détecter des nouveaux objets géocroiseurs ou potentiellement  dangereux pour la Terre.

Les participants reçoivent pour chaque campagne une série d’images issue notamment du télescope Pan-STARRS qu’ils doivent analyser en groupe en utilisant le logiciel Astrometrica. Le logiciel Astrometrica, permet d’effectuer des mesures astrométriques et de générer des rapports destinés au Minor Planet Center (MPC). En faisant défiler les images comme une animation, ils peuvent repérer de minuscules points lumineux se déplaçant entre les étoiles, signature caractéristique d’un astéroïde.

Comme l’explique Andoniaina :
« On anime les images, on cherche les petits points qui se déplacent. Quand on en trouve un, on vérifie s’il est déjà connu, puis on l’ajoute au rapport. »

Un travail qui demande à la fois rigueur et patience. L’analyse d’une image (ou séries d’image) peut prendre entre quelques minutes et une quinzaine de minutes. Mais derrière cette apparente simplicité se cache une véritable démarche scientifique : chaque détection contribue à améliorer les connaissances sur les objets du système solaire.

Le moment de la découverte

C’est souvent dans la simplicité du quotidien que survient un moment exceptionnel. Pour Andoniaina, la découverte s’est faite chez lui, devant son ordinateur, comme lors de nombreuses sessions d’analyse :
« J’ai tellement analysé d’images que je ne me souviens même plus du code exact de l’objet. »

De son côté, Mustapha se souvient d’un moment intense :
« C’était un moment très intense et plein d’excitation. J’avais déjà rencontré de nombreux faux positifs, mais cette fois,j’ai su que l’objet était prometteur. »

Après la détection, commence une phase d’attente. Les observations sont analysées par d’autres participants, vérifiées, puis confirmées progressivement par la communauté scientifique. D’abord la confirmation de découverte préliminaire, lorsque l’objet, et la le statut de découverte provisoire ‘Provisional discovery’, un an après, une fois que la détection est confirmée et que l’orbite de l’objet est déterminée.

Attestation de participation à la campagne ayant conduit à la découverte de l’astéroïde détecté par Andoniana

Lorsque la confirmation arrive, l’émotion est au rendez-vous.
« J’étais extrêmement heureux : non seulement cela ajoutait une découverte à mon parcours, mais cela confirmait aussi que mon intuition était la bonne », confie Mustapha.
« Un sourire au réveil en voyant le mail », raconte Andoniaina.

Découvrir un astéroïde, c’est aussi prendre conscience de l’immensité du cosmos :
« C’est un mélange d’adrénaline, d’humilité et de satisfaction intellectuelle », explique Mustapha.

 

Attestation de découverte provisoire des astéroïdes détectés par Andoniana «2024 WF60»

 

Attestation de découverte provisoire des astéroïdes détectés par Mustapha «2024 WH52»

Au-delà de la contribution à la science, cette découverte est une satisfaction et une contribution à la carrière de tout chercheurs et scientifique comme le confirme Andoniana :

« Ce sera un bon élément dans mon CV, dire au gens : J’ai trouvé un astéroïde, ça fait très sensationnelle ! »

Une science accessible, un impact réel

Au-delà de la performance personnelle, les deux chercheurs insistent sur l’importance scientifique de ces travaux.

La recherche d’astéroïdes ne relève pas seulement de la curiosité scientifique : elle participe aussi à la défense planétaire, en permettant de suivre les objets susceptibles de représenter un danger pour la Terre.

Mais l’impact est aussi éducatif et sociétal.

Pour Mustapha, cette expérience démontre que la science est aujourd’hui plus accessible que jamais :
« Avec un simple ordinateur et une connexion Internet, il est possible de contribuer à de véritables découvertes scientifiques. »

Un message particulièrement fort pour le continent africain, où les infrastructures scientifiques restent parfois limitées.
« Cela me donne une vision encore plus ambitieuse de ce que l’astronomie africaine pourra accomplir lorsque davantage de ressources seront disponibles » ajoute Mustapha

De plus ce projet de science participative permet aux participants de développer de véritables compétences utiles en astronomie et en science en général, comme le confirme :
Andoniana : « Cette expérience m’a aidé à comprendre les rapports d’observation de petits corps dans le système solaire, de découvrir le concept d’astrométrie également »
Et Mustapha : « Cette expérience m’a permis de développer des compétences en analyse de données astronomiques, en travail d’équipe et en engagement scientifique citoyen. »

Inspirer une génération de scientifiques africains

Les deux participants sont unanimes : ce type de programme peut jouer un rôle majeur dans le développement de l’astronomie en Afrique.

En permettant aux jeunes d’accéder à des données réelles et de participer à des projets concrets, ces initiatives contribuent à créer une nouvelle dynamique scientifique.

« Cela donne aux jeunes un moyen de manipuler des données et de rayonner », souligne Andoniaina.
« L’enthousiasme et l’énergie existent déjà ; il s’agit maintenant de canaliser cette motivation dans la bonne direction. », ajoute Mustapha.

Leur message aux jeunes passionnés d’astronomie, qui aimeraient participer à des projets scientifiques comme celui-ci, est clair et direct :
« Faites-le. Osez. N’ayez pas peur. »
« Ces opportunités sont réelles et accessibles. »

Et comme motivation, ils rappellent :

Andonaina : « j’espère qu’il sera encore observé et que plus tard je pourrai lui attribuer un nom. C’est toujours chouette “d’apporter sa pierre” ou bien pour mon cas : trouver sa pierre, à l’édifice de la connaissance humaine. »

Mustapha : « Les études sont importantes, mais elles ne suffisent pas toujours : il faut aussi construire un véritable portfolio de recherche et contribuer concrètement à la science. »

Regarder vers l’avenir

Forts de cette expérience, Andoniaina et Mustapha envisagent la suite avec ambition.

À Madagascar, Andoniaina souhaite poursuivre ses recherches sur la pollution lumineuse et développer l’astronomie éducative à travers les programmes de science participatives, tout en contribuant au rayonnement de l’Observertaoire de l’Ecole du Monde. De son côté, Mustapha ambitionne de contribuer à l’organisation des projets de science participative et d’encourager davantage de jeunes à s’engager dans la recherche.

Car au-delà des découvertes, l’enjeu est aussi humain : faire comprendre que la science est accessible, et que chacun peut y contribuer.

Pour finir nous avons demandé aux deux astronomes quel nom aurait-ils choisi pour les astéroides qu’ils ont découvert :

Mustapha répond :
« Si je ne choisissais pas de lui donner mon propre nom, j’aimerais lui attribuer un nom symbolique, peut-être lié à un lieu ou à une région afin de le mettre en avant à travers la science, afin d’inspirer les gens.»

Propos recueillis par Prudence AYIVI pour L’Astronomie Afrique

Instagram
YouTube
YouTube
Follow by Email