Libération

En astronomie lunaire, la libration est la variation cyclique de la position apparente de la Lune , perçue par les observateurs terrestres et due aux changements de plan entre son orbite et son axe de rotation. Elle fait qu'un observateur voit des hémisphères légèrement différents de la surface lunaire à différents moments. Ce phénomène est similaire, par sa cause et son effet, aux variations de la taille apparente de la Lune dues aux variations de distance . Il est causé par trois mécanismes détaillés ci-dessous, dont deux induisent une libration physique relativement faible par le biais des forces de marée exercées par la Terre. De telles librations sont également observées pour d'autres lunes en rotation synchrone .

Le phénomène tout à fait différent du mouvement d'un astéroïde troyen a été appelé libration troyenne , et le point de libration troyenne signifie point de Lagrange .

La Lune maintient l'un de ses hémisphères face à la Terre en raison du verrouillage gravitationnel . Par conséquent, la première observation de la face cachée de la Lune n'a été possible qu'avec l'arrivée de la sonde soviétique Luna 3 le 7 octobre 1959, et les explorations lunaires ultérieures menées par les États-Unis et l' Union soviétique . Cette description simplifiée n'est qu'approximative, car au fil du temps, un peu plus de la moitié (environ 59 % au total) de la surface lunaire est visible depuis la Terre en raison de la libration.

Les librations lunaires se manifestent principalement de deux manières : d’une part, les librations géométriques qui résultent des changements de perspective d’observation dus à l’orbite inclinée non circulaire de la Lune autour de la Terre, ainsi qu’à l’orientation propre de la Lune sur son orbite ; d’autre part, les librations physiques, qui correspondent aux mouvements de balancier de la Lune autour de sa position d’équilibre. Les librations géométriques comprennent les librations optiques, de parallaxe et diurnes, tandis que les librations physiques comprennent les librations forcées et libres.

Voici les trois types de libration géométrique lunaire :

1. La libration optique , observée depuis un point sur Terre, est la combinaison des librations longitudinale et latitudinale. Elle produit un mouvement du point sous-terrestre et une oscillation de l'image de la Lune entre les parties temporairement visibles au cours de son orbite. Le point sous-terrestre correspond au centre apparent du disque lunaire et à l'endroit où la Terre se trouve directement au-dessus de la Lune. Ce type de libration est dû à l'irrégularité du mouvement orbital de la Lune : sa vitesse varie par moments, de plus en plus rapide à plus lente. Il ne faut pas la confondre avec la variation de la taille apparente de la Lune due à la variation de la distance Terre-Lune au cours de son orbite elliptique , ni avec la libration de type « parallaxe », causée par la variation de l'angle de position due à la modification de l'inclinaison de l'axe lunaire, ni avec le mouvement de balancement diurne de la Lune dû à la position relative de l'inclinaison de l'axe terrestre par rapport à l'orbite lunaire.
   • La libration en longitude résulte de l' excentricité de l' orbite lunaire autour de la Terre ; la rotation de la Lune est parfois en avance, parfois en retard, sur sa position orbitale. La libration lunaire en longitude a été découverte par Johannes Hevelius en 1648 . Son amplitude peut atteindre 7°54′ . La libration longitudinale permet à un observateur terrestre de voir, selon les phases de l'orbite lunaire, des points situés plus à l'ouest et à l'est de la Lune

     

   • La libration en latitude résulte de l'inclinaison axiale de la Lune (environ 6,7°) entre son axe de rotation et son axe orbital autour de la Terre. Ce phénomène est analogue à l'évolution des saisons terrestres, due à l'inclinaison axiale de la Lune (environ 23,4°) entre son axe de rotation et son axe orbital autour du Soleil. On attribue parfois à Galilée la découverte de la libration lunaire en latitude en 1632 , bien que Thomas Harriot ou William Gilbert aient pu l'observer auparavant . Voir les lois de Cassini . Son amplitude peut atteindre 6°50′ . Cette valeur de 6,7° dépend de l'inclinaison orbitale de 5,15° et de l'inclinaison équatoriale négative de 1,54°. La libration en latitude permet à un observateur terrestre de voir au-delà des pôles Nord et Sud lunaires à différentes phases de l'orbite lunaire

     

   • La libration diurne est la petite libration et oscillation quotidienne observée en raison de la rotation de la Terre , car pendant la période où la Lune est visible un jour donné, la rotation de la Terre amène un observateur d'un côté (crépuscule) à l'autre (aube), lui permettant de regarder d'abord d'un côté de la Lune, puis de l'autre. Comme l'observateur se trouve à la surface de la Terre et non en son centre, cela décale la ligne de vue et augmente légèrement la zone observable, bien que cette augmentation atteigne moins de 1° d'amplitude.

     

La libration physique est l'oscillation d'orientation dans l'espace autour d'une rotation et d'une précession uniformes. Il existe des librations physiques autour des trois axes. Leur amplitude est d'environ 100 secondes d'arc. Vue de la Terre, cela correspond à moins d'une seconde d'arc. Les librations physiques forcées peuvent être prédites à partir de l'orbite et de la forme de la Lune. Les périodes des librations physiques libres peuvent également être prédites, mais leurs amplitudes et leurs phases ne le sont pas.