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La Lune, Entretien avec Colette Le Lay*

Dans le n° 53 (janvier 2016) nous avions voyagé jusqu’au Soleil. Cette fois-ci, nous irons moins loin, sur la Lune, comme Jules Verne, Charles Trenet et Neil Armstrong.

 «Le Soleil a rendez-vous avec la Lune », chante Charles Trenet, mettant en musique les deux astres qui rythment nos jours et nos nuits. Pas étonnant qu’ils aient présidé aux calendriers. Les Égyptiens avaient découpé leur année solaire de 365 jours en 12 mois de 30 jours correspondant aux lunaisons – durée d’une nouvelle lune à la suivante. Restaient 5 jours additionnels dédiés aux dieux les plus importants. La réforme julienne intercalant des mois de 30 et 31 jours a quelque peu mis à mal le lien du calendrier avec la Lune.
Pour le philosophe grec Aristote (IVe siècle avant notre ère), la Lune est la frontière entre deux mondes totalement différents : le monde sublunaire de la corruption et de la finitude, opposé au monde supra-lunaire éternel et parfait. Cette conception de l’univers nous a été transmise par ses nombreux traducteurs et commentateurs et surtout par Thomas d’Aquin (XIIIe siècle) qui a tenté de la concilier avec les dogmes chrétiens. Aussi les premières observations de Galilée (1610-1611) sèment-elles le trouble dans la communauté savante : sa lunette lui révèle une surface lunaire tourmentée, cratérisée, et non pas polie et uniforme comme les disciples d’Aristote l’enseignent.
Galilée tente également d’expliquer un phénomène observé depuis des lustres, celui des marées. Mais le but ultime de sa théorie est de prouver le double mouvement de la Terre : la rotation sur elle-même et la révolution autour du Soleil. Aussi la Lune n’y joue-t-elle pas de rôle clef. Pourtant, replacée dans son contexte, cette théorie n’est pas fausse mais incomplète, comme l’ont montré plusieurs historiens des sciences. C’est à Newton qu’il appartiendra de montrer, dans le cadre de la gravitation universelle, que les marées sont dues à l’action conjuguée du Soleil et de la Lune (toujours le rendez-vous de Trenet…), et à Pierre-Simon de Laplace (1749-1827) de perfectionner la théorie et de mettre en place des mesures systématiques du niveau de la mer.

Le mouvement de la Lune
Réapparaît ainsi le trio fondamental pour nous – Terre, Soleil et Lune – qui va occuper les meilleurs mathématiciens du XVIIIe siècle autour d’un problème qu’ils dénomment « problème des trois corps ». Ces trois grands savants sont Leonhard Euler (1707-1783), Alexis-Claude Clairaut (1713-1765) et Jean Le Rond d’Alembert (1717-1783). Kepler avait décrit le mouvement d’un astre autour d’un autre : ce n’est pas un cercle, comme le pensaient les Anciens, mais une ellipse. Mais lorsqu’un troisième astre s’en mêle, la trajectoire est perturbée. Ainsi, le mouvement de la Lune autour de la Terre est-il excessivement difficile à déterminer. Newton avait expliqué que la seule gravitation universelle suffisait pour décrire le mouvement de la Lune, mais il n’avait pas poussé les calculs jusqu’au bout. Nos trois exceptionnels mathématiciens vont s’y atteler, non sans hésitation, erreurs, puis corrections, et avec force disputes, car le monde savant est loin d’être paisible en ce siècle des Lumières.
Pourquoi vouloir à tout prix obtenir une « théorie de la Lune » ? Pour des raisons théoriques déjà exposées, mais aussi et surtout pour un motif pratique : la quête des longitudes en mer. Trouver sa latitude est simple (il suffit de déterminer la hauteur de l’étoile polaire). Mais pour trouver sa longitude, il faut soustraire l’heure de l’endroit où l’on se trouve de l’heure au méridien d’origine. En effet, sur la sphère terrestre, une heure représente 15° de longitude (puisque 24 heures représentent 360°). Or, conserver l’heure de son point de départ sur un navire n’est pas une mince affaire et les progrès réalisés sur les montres au XVIIe siècle n’étaient pas encore suffisants pour y parvenir. La première montre marine, conçue par l’horloger anglais Harrison en 1759, est un prototype fort cher. Et l’usage des chronomètres de marine ne se généralisera qu’au milieu du XIXe siècle. En attendant, la méthode préconisée par les astronomes consiste, pour le marin, à mesurer la distance de la Lune à des étoiles de référence, et à en déduire l’heure du méridien d’origine en utilisant des tables lunaires aussi fiables que possible. D’où l’importance de connaître parfaitement le mouvement de notre satellite afin d’éviter le naufrage.

La Lune, ses « influences » et les écrivains
Un saut dans le temps nous conduit sous la Restauration où le roi Louis XVIII donne, sans le savoir, un coup d’accélérateur aux recherches sur les influences supposées de la Lune. L’anecdote raconte que Laplace étant venu lui présenter les publications du Bureau des longitudes, Louis XVIII lui aurait demandé ce qu’était la lune rousse. Dépité de ne savoir répondre, Laplace charge le jeune François Arago (1786-1853) de s’enquérir auprès des jardiniers. La lune rousse est la lunaison qui suit Pâques. Elle est réputée provoquer le gel des bourgeons en dépit d’une température ambiante positive. Arago montre que la Lune n’est en rien responsable du gel. Sa présence indique seulement que le ciel est dégagé. Or, par temps clair, les végétaux peuvent présenter une température inférieure à celle de l’air ambiant. En réalité, la Lune peut être rousse à toute époque de l’année. Lorsqu’elle est basse sur l’horizon, la traversée de l’atmosphère par la lumière reflétée par la Lune induit un changement de couleur. Mais les jardiniers ont donné ce nom de « lune rousse » à la seule qui les intéresse et dont nous venons de parler. Dans ses Notices de l’Annuaire du Bureau des longitudes, destinées au grand public, puis dans son Astronomie populaire, Arago passe au crible de l’analyse scientifique toutes les influences supposées de la Lune sur le temps, les cultures, les maladies, etc. L’utilisation d’outils statistiques et de témoignages divergents lui permet de montrer que la plupart des croyances populaires liées à la Lune n’ont pas de fondement. Pourtant celles-ci ont la vie dure. Ainsi de l’idée reçue d’un pic de naissances à la pleine lune. Toutes les études menées avec rigueur sur un effectif suffisant montrent que la répartition est homogène sur tous les jours de la lunaison.
La Lune a le vent en poupe au XIXe siècle et Victor Hugo se rend à l’Observatoire de Paris en 1834 pour l’observer, sous la conduite de son ami François Arago. Le grand poète nous livre des descriptions magnifiques dans son Promontoire du Songe. Un an plus tard, les colonnes du New York Sun livrent, illustrations à l’appui, les observations d’hommes et d’animaux lunaires que le célèbre astronome anglais John Herschel (1792-1871) aurait faites au Cap de Bonne Espérance. C’est le Great Moon Hoax, premier grand canular à portée mondiale. Dans les années qui suivent, tous les média s’emparent du thème lunaire, des romans de Jules Verne au film de Méliès en passant par l’opéra de Jacques Offenbach. Ainsi se renouvelle une tradition de voyages vers la Lune qui avait déjà connu de belles heures au XVIIe siècle avec Cyrano de Bergerac dont le héros était porté par des fioles de rosée, ou Francis Godwin dont l’attelage était composé d’oies sauvages. L’un des avantages du voyage vers la Lune est d’en découvrir la face cachée. En effet, les durées de rotation sur elle-même et de révolution autour de la Terre étant pratiquement identiques, la Lune tourne toujours la même face vers nous (du moins à peu près, les petites variations s’appellent mouvement de libration). De là à échafauder les scénarios les plus délirants sur l’hémisphère inaccessible, il n’y a qu’un pas que les romanciers franchissent allègrement.
Copernic a délogé la Terre de sa position centrale pour en faire une planète comme les autres. Et, puisque la Terre est habitée, pourquoi les autres planètes et satellites ne le seraient-ils pas ? À partir du XVIIe siècle et jusqu’au début du XXe siècle, les habitants de la Lune, rapidement baptisés Sélénites, fleurissent dans la littérature, avant d’être détrônés par les Martiens.

La Lune et la Terre
Lorsque le daguerréotype, ancêtre de la photographie, est inventé vers 1835, il est aussitôt utilisé pour produire de superbes clichés de la Lune, la montrant à la fois semblable et différente de notre propre planète. La Lune est-elle fille, sœur ou cousine de la Terre ? Les trois hypothèses trouvent des partisans au tournant des XIXe et XXe siècles. Selon la première, de la matière se serait échappée de la Terre encore fluide pour former notre satellite. Selon la deuxième, Terre et Lune seraient nées conjointement dans la même région de l’espace. Enfin, dans le troisième scénario, une Lune formée ailleurs aurait été piégée par l’attraction gravitationnelle de la Terre en passant à proximité. Aux dernières nouvelles, un quatrième processus, celui d’une collision violente entre la Terre et une autre planète un peu plus petite, aurait les faveurs des cosmologistes.
Un brin de géométrie pour finir et quelques grands nombres pour expliquer les éclipses de Soleil. À nos yeux de terriens, le globe lunaire recouvre le Soleil lors d’une éclipse totale. Pourtant, nous savons bien que le Soleil est nettement plus gros que la Lune. Mais il est aussi situé bien plus loin. Or lorsqu’on effectue le rapport diamètre/distance pour l’un et l’autre, on trouve à peu près le même résultat. En km, cela donne 3 474/384 400 pour la Lune et 1 392 000/149 600 000 pour le Soleil. Une petite intervention de la trigonométrie nous fait découvrir que nous voyons nos deux luminaires sous le même angle d’un demi-degré environ (à vos calculettes !). Mais les nombres donnés ne sont que des moyennes. Les distances varient légèrement et la rencontre peut être imparfaite, donnant lieu à une éclipse partielle ou annulaire, selon le cas.
En juillet 1969, nous avons assisté ébahis à ce « petit pas pour l’homme, et pas de géant pour l’humanité », selon les mots d’Armstrong. Contrairement aux prévisions des oiseaux de mauvais augure, Apollo XI n’a entamé ni le charme et ni les mystères de l’astre de nos nuits. 

*Colette Le Lay est docteure en histoire des sciences et techniques de l’université de Nantes.

La Revue du projet, n°57, mai 2016
 

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