Pourquoi le verrouillage de la face visible de la lune?

[Bart Simpson]

Bonjour à la communauté.
Ça fait bien longtemps que je ne suis pas revenu sur le forum.
Et j'ai une vieille question qui me tourne dans la tête depuis un moment.
Alors me revoici avec l'envie d'en discuter, si vous le souhaitez.

La question est simple : pourquoi ne voit-on toujours que la même face ce la lune ?
Cela veut dire que la lune tourne sur elle même exactement à la même vitesse qu'elle tourne autour de la terre.
Oui mais pour quoi ? Fabuleuse coïncidence ou bien y a t il un principe qui explique cela ?
La lune aurait pu tourner sur elle même à n'importe quelle vitesse sans que cela n'influence sur sa rotation autour de la terre.

J'ai appris aussi que ce phénomène n'est pas propre à la lune, mais qu'il se produit aussi pour d'autres satellites d'autre planète. Je crois qu'on parle de « verrouillage ».

Pour expliquer ce verrouillage de la même face de la lune présenter à la terre, on pourrais imaginer que la moitiés de la lune qui nous fait faces est plus lourde que l'autre moitiés en arrière. Ou bien qu'il y aurait un énorme poids comme une grosse boule de pétanque enfouie de notre côté . Ainsi la lune se verrouillerait dans la position où sa partie la plus dense serait vers la terre, à la manière d'un simple culbuto.
C'est la seul explication que je vois.
Sauf que c'est absurde, je ne vois pas pourquoi la lune aurait une densité non homogène. Et il n'y a pas de boule de pétanque géante cachée sous sa surface.

Mais alors qu'est ce qui explique ce phénomène de verrouillage ?
 

Bart,

1er de la classe en ignorance
 

 

[polorider]

Salut @Bart Simpson

  Le 31/01/2025 à 16:29, Bart Simpson a dit :

Ça fait bien longtemps que je ne suis pas revenu sur le forum.

Voir davantage  

Effectivement, content d'avoir de tes nouvelles   (On s'était croisé au Estivales de WA si j'ai bon souvenir).

 

  Le 31/01/2025 à 16:29, Bart Simpson a dit :

Je crois qu'on parle de « verrouillage ».

Voir davantage  

Oui on parle même de verrouillage gravitationnel: https://fr.wikipedia.org/wiki/Rotation_synchrone

Ou encore là:https://telescope-astronomie.fr/lune-tourne-elle-meme/

 

Modifié 31 janvier par polorider
Ajout d'un lien

[rmor51]

L'attraction gravitationnel de la Terre sur la Lune déforme celle-ci et inversement. Mais la Terre a une action plus intense du fait de sa masse 20 fois supérieure à celle de la Lune.

 

Elle finit par déformée suffisamment son satellite pour qu'un côté pèse plus que l'autre. Comme le confirment les mesures gravimétriques réalisées avec les différents satellites lunaires.

 

Naturellement ce côté va "tomber" vers la Terre. Le verrouillage est réalisé.

 

Un autre verrouillage va se produire à terme. En raison du couple de rappel gravitationnel des forces de marée lunaire et des frottements des masses océaniques,  la Terre est ralentie dans sa rotation. Pour conserver le moment d'inertie qui doit rester constant, la Lune s'éloigne de près de 4  cm/an.

Ce qui entraînera, dans un petit moment, que le couple sera face à face (toujours la même) et orbitera autour du barycentre du couple. Comme Pluton et Charon.

 

[MKPanpan]

Le problème, c'est que l'explication de la masse qui est davantage attirée d'un côté par un autre corps n'explique qu'une marée sur deux. Les marées hautes sont, sur Terre, toutes les 12 heures et non toutes les 24 heures. Il y a une marée haute face à la Lune, mais aussi une marée haute à l'opposé de la Lune. L'inverse est vrai aussi.

 

Petit schéma pour expliquer avec la mécanique Newtonienne :

La Lune, dans sa représentation ponctuelle, est attirée par la force gravitationnelle de la Terre (flèche rouge) et fuit celle-ci par la force centrifuge (flèche verte.) La résultante est une orbite quasi-circulaire autour de la Terre : la Lune échappe et tombe à la fois sur la Terre, son orbite est stable.

 

Cependant, la Lune n'est pas un point, mais bien une boule. La force gravitationnelle provoquée par la Terre n'est pas uniforme :

Le point de la Lune le plus proche de nous est davantage attiré par la Terre, et le point le plus éloigné l'est moins.

Il en résulte que pour garder une orbite stable, le point de la Lune le plus proche de nous doit tourner autour de la Terre plus vite, et le point le plus éloigné doit tourner moins vite.

 

Seulement, la Lune étant un corps solide, sa vitesse orbitale est identique partout :

De ce fait, pour la partie de la Lune la plus proche de nous, la force gravitationnelle l'emporte, et cette partie a tendance à tomber vers la Terre.

Pour la partie la plus éloignée, la force centrifuge l'emporte et cette partie a tendance à s'échapper de la Terre.

Le relative malléabilité du matériau lunaire fait que celle-ci se déforme, avec bien deux bourrelets opposés, et non pas un seul dirigé vers la Terre.

 

En prenant l'exemple inverse, cela explique bien qu'il y a à la fois une marée haute dans l'Atlantique Est au même moment que dans le Pacifique Ouest (diamétralement opposés.) La fluidité du matériau océanique rend ces marées remarquables, mais il faut savoir que le matériau terrestre s'élève également d'environ 30cm entre marée haute et marée basse.

 

 

C'est la rigidité du matériau lunaire qui a fait que la Lune a ralenti sa propre rotation jusqu'à constamment nous présenter l'un de ces bourrelets. En effet, le matériau étant difficilement déformable, il y a un retard entre le déplacement du bourrelet (marée) et son orientation face à la Terre (à l'époque où la Lune tournait plus vite que sa révolution.) L'ensemble s'est donc stabilisé petit à petit jusqu'à ce que l'un des bourrelets soit toujours face à la Terre, donc avec une rotation synchrone, ou presque car la vitesse de rotation de la Lune autour de la Terre n'est pas constante (voir mécanique Keplérienne,) et donc on observe le phénomène de libration : la Lune ne nous présente pas toujours exactement la même face mais bascule légèrement, ce qui fait que l’on peut observer au total 59% de sa surface, et non 50%.

 

Comme l'a dit @rmor51, le même phénomène est présent sur Terre, mais celle-ci est plus massive et plus malléable que la Lune (océans.) Celle-ci a tout de même ralenti sa rotation, si bien qu'il y a 380 millions d'années, la durée du jour était d'environ 22 heures.

 

Ce ralentissement va donc également entrainer un ralentissement de la rotation et un éloignement de la Lune par rapport à la Terre. Les éclipses totales de Soleil ne seront plus qu'un souvenir ...

 

[Bart Simpson]

Merci à vous pour vos réponses copieuses et explicites  

Polorider : Salut bien! Oui on s'est croisé aux estivales, j'y étais venu 2 années de suite avant covid.
J'ai lu ton lien sur Wikipédia.

Rmor51 : la déformation de la lune par l’attraction de la terre induit qu'un côté de la lune est plus lourd que l'autre, et provoque un effet « culbuto ». Mon idée n'était donc pas si folle.
Je comprend mieux aussi que la terre soit vouée aussi a stopper sa rotation sur elle même et a se verrouiller sur la lune, même cela sera extrêmement lent. Le processus de verrouillage gravitationnel fonctionnant dans un sens et dans l'autre.
 

MKPanpan : vu la rigidité de la lune, il y a un retard entre le « déplacement du bourrelet » et son orientation vers la terre. Je comprend ça. Mais si le bourrelet se déplace sur la surface de la lune lorsqu'elle tourne sur elle même, ce bourrelet doit rester toujours au même endroit orienté vers la terre. J'irais même jusqu'à dire que ce n'est pas le bourrelet qui se déplace sur la surface de la lune, mais que lui même reste au même endroit et que c'est la lune qui tourne sous ce bourrelet. N'est-ce pas une manière schématique à peu près correcte de décrire le comportement du bourrelet ?

 

Pour faire la synthèse de toutes ces explication, voici comment je comprend le principe de verrouillage gravitationnelle :
1/ La terre attire vers elle une parti de la lune et la déforme en créant un bourrelet.
2/ Ce bourrelet reste en place constamment orienté vers la terre.
3/ Derrière ce bourrelet de matière, la lune tourne sur elle même, et le bourrelet « glisse » sur la surface de la lune, afin de rester face à la terre, comme une vague glisse sur la surface de la mer.
On pourrait même dire que c'est la lune qui glisse sous le bourrelet, puisque le bourrelet est immobile (par rapport à la terre) et que c'est la lune qui tourne.
4/ Mais ce « glissement » ne se fait pas sans frottements. Plus le satellite est rigide, et plus ces frottements sont importants.
Ainsi le mouvement de rotation de la lune sur elle même est ralenti par perte d'énergie cinétique due à ces frottements entre le bourrelet et la lune. Puis ralenti jusqu'à s’arrêter définitivement.

Cette synthèse de vos explications vous semble t elle correcte ?

Mais alors, si la lune ralentie en perdant son énergie cinétique par force de frottements, cette énergie doit être transformée en chaleur. Et en s’arrêtant de tourner, la lune s'est quelque peu réchauffer non ?

 

[rmor51]

Je ne m'étais jamais posé la question du verrouillage pour les lunes autre que la Lune.

 

Une simple consultation de Wikipedia montre que quasi toute les lunes sont verrouillées sur leur planète. Période de rotation = période de révolution.

[Bart Simpson]

rmor51:
En fait en d'après les explications précédentes le verrouillage gravitationnel d'un satellite est du aux forces de marée que sa planète exerce sur lui, ce qui ralentie sa rotation.
Je suppose alors que tous les autres satellites de toutes les planète de l'univers, subiront eux même des forces de marré, et donc auront tous une tendance à se verrouiller. Ce ne serait donc qu'une question de temps pour que chaque satellite se verrouille face à sa planète selon une règle générale.
Non?

[Moot]

  Le 05/02/2025 à 14:40, Bart Simpson a dit :

Ce ne serait donc qu'une question de temps pour que chaque satellite se verrouille face à sa planète selon une règle générale.

Voir davantage  

 

En effet, tout à fait.

[Bart Simpson]

Pour bien comprendre le phénomène de rotation des satellites et de marées, j'extrapole le problème dans une autre situation. Je vous propose de faire l’expérience par la pensée du cas suivant :

1/ Considérons la terre seule, sans système solaire et sans soleil, afin réduire au maximum les forces qui pourraient interagir dans l’expérience.
2/ Mettons que la terre soit fixe et ne tourne par sur elle même.
3/ Faisons tourner la lune normalement autour de la terre, avec sa face visible gravitationnellement verrouillée vers la terre.

Nous avons un couple très simple : une terre immobile (avec ses océans et ses continents), et une lune qui tourne autour.

Il n'y a pas de force de marée sur la lune, puisqu'elle est verrouillée. Disons qu'il y a simplement une déformation permanente de sa forme de sphère en forme de « cigare » et qui n’évoluera plus.

En revanche sur la terre, la lune qui tourne autour provoque bien des « marées ».
Il s'agit de marées d'océans où l'eau se soulève de manière nettement visible ou bien de marées de continents où le sol de roche se soulève de manière plus discrète.
Lorsqu'il y a un « déplacement de masse » alors il y a un « travail »  qui est effectué.
Or, un travail demande de l’énergie pour être réalisé.
Lorsque les océans et les roches de la terre se soulèvent au passage de la lune, d'où vient l’énergie pour effectuer ce travail ?
 

Dans cet exemple simplifié, la seule énergie que je vois entrer en jeu est l'énergie cinétique de la Lune, due à son mouvement de rotation en orbite.
La lune soulève les masses de la terre au cour de son passage autour de la terre.
On pourrait imager cela par un boulet que la lune trainerait sur le sol terrestre, accrochée à son pied par une chaine invisible (cette chaine étant la gravitation). Ce boulet est soumis a des forces de frottement sur le sol terrestre. Et ces frottement sont matérialisés justement par les marées.

D'une manière ou d'une autre il doit y avoir une perte d’énergie dans ce système « Terre-Lune » due au frottement des marrés sur le terre.
- La lune est déjà verrouillée vers la terre, et ne peut plus ralentir sa rotation sur elle même.
- La Terre ne tourne pas sur elle même et donc ne peut pas ralentir non plus.
- La seule chose qui tourne c'est la Lune autour de la terre.

Aussi la seule source d'énergie a consommer reste l’énergie cinétique de la lune, et la lune devrait ralentir. Ce faisant, en ralentissant, elle n'aura plus la vitesse nécéssaire pour rester en orbite stable autour de la terre, et se rapprochera peu à peu sur la terre jusqu'à s'écraser dessus.

Que pensez vous de ce raisonnement ?

…

En réalité la terre tourne sur elle même. Mais elle finira par se verrouiller vers la lune.
Alors il n'y aura plus de forces de marée ni sur la terre ni sur la lune. Seulement une déformation en « cigare » sur les 2 astres.

Mais avant que la terre ne se verrouille vers la lune, les forces de marée qui l'assiègent n'ont-il pas tendance à ralentir la rotation de la lune?
Et donc à la faire se rapprocher de nous plutôt que de s'en éloigner de 4cm/an comme décrit plus haut ? (je ne remet pas en cause cette donnée de l'éloignement de la lune de 4cm/an, je ne fait que m'interroger).

Quel phénomène sera le plus rapide :
- Le verrouillage de la terre vers la Lune (ce qui stabilise le mouvement) ?
- Ou bien le ralentissement de la lune qui lui promet de s'écraser sur la terre ?


 

[edubois3]

  Le 11/02/2025 à 18:41, Bart Simpson a dit :

Mais avant que la terre ne se verrouille vers la lune, les forces de marée qui l'assiègent n'ont-il pas tendance à ralentir la rotation de la lune?
Et donc à la faire se rapprocher de nous plutôt que de s'en éloigner de 4cm/an comme décrit plus haut ?

Voir davantage  

Bart,

 

Si la vitesse de rotation de la Lune diminue, alors pour rester satellite autour de la Terre, la Lune n'a pas d'autre possibilité que de s'en éloigner : V=rac(GM/r). Dit autrement, V est inversement proportionnel à la racine carrée de r (r étant la distance entre le centre de la Terre et le centre de la Lune).

V diminue, alors r augmente.

CQFD !!

 

Éric

 

 

[Bart Simpson]

  Le 12/02/2025 à 09:04, edubois3 a dit :

Si la vitesse de rotation de la Lune diminue, alors pour rester satellite autour de la Terre, la Lune n'a pas d'autre possibilité que de s'en éloigner : V=rac(GM/r). Dit autrement, V est inversement proportionnel à la racine carrée de r (r étant la distance entre le centre de la Terre et le centre de la Lune).

Voir davantage  

 

Merci Éric pour ta réponse

 

Oui, d'accord, plus on est proche de la terre plus il faut tourner vite pour rester en orbite stable, et plus on est loin de la terre plus il faut tourner lentement.
Mais dans ta phrase, qu'est ce qui impose justement à la lune de "rester un satellite autour de la terre"? 
Qu'est ce qui lui interdit de simplement "ne pas rester un satellite autour de la terre", mais de s'y écraser?

Dans ma tête je vois la lune en orbite autour de la terre. Mais cette lune perd en énergie du au phénomène de marées engendrés sur la terre, donc en vitesse.  Alors elle quitte son orbite bien équilibré ( juste distance et juste vitesse pour que la force centrifuge compense parfaitement la force d'attraction gravitationnelle de le terre), cela en chutant doucement sur la terre.
Sauf si quelqu'un viens mettre une pichenette sur la lune vers l'extérieur pour que celle-ci s'éloigne de la terre. Dans ce cas, oui: la lune tourne moins vite mais son éloignement de la terre étant un peu plus grand, elle peut encore rester en orbite.
Mais qui est là pour mettre la "pichenette" qui éloigne la lune de la terre?
Quelle force intervient pour éloigner la lune plutôt que de la voire s'écraser?

Pour répondre à cette question: on peut imaginer que la lune n'a jamais été en équilibre parfait pour que sa distance et sa vitesse équilibre exactement la force centrifuge et la force gravitationnelle. Il n'y a donc pas besoin d'ajouter quelconque "pichenette", les mouvements sont inscrits dès le départ de la formation de la lune. Pour ainsi dire: la Lune a toujours tourné un peu trop vite, ce qui la pousse à s'échapper vers l'extérieur. Donc, même si elle est ralentie par les forces de marées, de toute façon sa distance à la Terre augmente. Plus elle ralentie, plus elle s'éloigne et moins elle a besoin de tourner vite pour résister à l'attraction terrestre.
Ça c'est une invention à moi. Est ce que ce raisonnement tient la route ou bien est ce que c'est n'importe quoi?

Finalement, je suis perdu: je ne vois pas comment un satellite peut tourner en orbite stable autour d'uns planète: soit il s'en éloigne lentement, soit il s'en rapproche lentement.

 

 

Modifié 12 février par Bart Simpson

[rmor51]

Les orbites ne sont pas stables, elles sont chaotiques. Donc ce qu'on observe aujourd'hu, ne dit rien de l'avenir au delà d'un certain horizon.

Il me semble que pour la Terre, on ne peut rien affirmer au delà de la centaine de millions d'années.

[22Ney44]

Bonjour @Bart Simpson,

 

  Le 12/02/2025 à 19:19, Bart Simpson a dit :

Sauf si quelqu'un viens mettre une pichenette sur la lune vers l'extérieur pour que celle-ci s'éloigne de la terre. Dans ce cas, oui: la lune tourne moins vite mais son éloignement de la terre étant un peu plus grand, elle peut encore rester en orbite.
Mais qui est là pour mettre la "pichenette" qui éloigne la lune de la terre?
Quelle force intervient pour éloigner la lune plutôt que de la voire s'écraser?

Voir davantage  

 

Là vous avez décrit ce qui est observé et validé. La Lune s'écarte de nous au rythme actuel d'environ 3,8 cm /an. Elle le fait car comme vous le dites, elle reçoit une "pichenette" d'ailleurs permanente. Quelle est donc la nature de cette impulsion ?

 

Le phénomène initial est celui des marées engendrées par la gravitation. Ce fait est observable depuis des milliards d'années. La Lune (le Soleil aussi mais oublions le) par effet de gravitation attire l'eau des océans jusqu'à former un bourrelet. Vous avez certainement noté que la marée n'est pas haute lorsque la Lune est au zénith. Ceci est dû au fait que la Terre continue de tourner sur elle-même.plus vite que la Lune autour de la Terre. A cause de la force gravitationnelle de la Terre sur ses masses liquides, les océans restent (heureusement pour nous) en place et suivent la Terre. En devançant la Lune, il y a alors compétition entre la force d'attraction terrestre et la force d'attraction lunaire sur nos océans. De cette lutte gravitationnelle nait sur Terre des forces de frictions Sol/Masse liquide qui en réclamant leur énergie prise à la Terre ralentissent cette dernière dans sa rotation sur elle-même son orbite.

 

Or en Physique à deux corps (mais pas que) il y a un principe fondamental qui est celui de la conservation du moment cinétique (cours assez complet sur le moment cinétique pour faire chauffer le neurone). Le couple Terre/Lune n'y échappe pas. Donc si le moment cinétique de la Terre décroit, celui de la Lune augmente. La voilà la "pichenette" qui conduit la Lune à s'éloigner de nous. Cet éloignement est inexorable. Il est alors possible de calculer (mais je vous épargne les calculs qui n'apporteraient que peu à l'explication de l'éloignement) le temps où nous atteindrons le verrouillage gravitationnel des deux astres.

Tous calculs faits cela prendra environ 50 milliards d'années. Vous l'avez compris, toute chose par ailleurs égales (ici la remarque faite ci-dessus par @rmor51 prend toute sa valeur) nous ne connaitrons jamais ce verrouillage puisque dans 5 milliards d'années les carottes seront cuites (au sens propre comme au sens figuré) pour le système solaire. 

Il y aura par contre des conséquences visibles pour les générations lointaines qui nous succéderont (si toutefois l'espèce humaine aura initié sa propre conservation, ce qui n'est actuellement pas gagné avec les conséquences du CO₂ dans l'atmosphère  c'est ici dans WebAstro ). Il n'y aura plus d'éclipses totales du Soleil mais seulement des éclipses annulaires car le diamètre apparent de la Lune sera plus faible que celui du Soleil du fait de son éloignement croissant. Il y a d'autres conséquences moins perceptibles. Les jours allongent tout aussi inéluctablement de 1,8 millisecondes par siècle, ce qui tous calculs faits demandera 3, 3 millions d'années pour augmenter de ... une minute.

 

Voili voilou pour la "pichenette".

 

Ney

 

 

Modifié 14 février par 22Ney44
Correction d'un lapsus "dans sa rotation sur elle-même" et non sur son orbite.

[Bart Simpson]

Bonjour Ney

En effet, nous avons vu plus haut dans la discussion que les phénomène de marées en pour effet de ralentir la rotation des astres sur eux même par "frottement" des masse.
- Que ce soient les marrées rocheuses que la Terre inflige à la Lune, et qui sont la cause du verrouillage de la face visible de la Lune vers la Terre.
- Ou que ce soient les marrées océaniques et rocheuses que la Lune inflige à la Terre, et qui ont tendance aussi a ralentir la rotation de la Terre sur elle même. Pour se diriger vers un double verrouillage "Terre-Lune", même si les carottes seront cuites avant que cela n'arrive.
 

  Le 13/02/2025 à 14:46, 22Ney44 a dit :

En devançant la Lune, il y a alors compétition entre la force d'attraction terrestre et la force d'attraction lunaire sur nos océans. De cette lutte gravitationnelle nait sur Terre des forces de frictions Sol/Masse liquide qui en réclamant leur énergie prise à la Terre ralentissent cette dernière sur son orbite.

Voir davantage  

 

Je comprenais bien que les forces de friction Sol/Masse liquide ralentissait la rotation de la Terre sur elle même. Mais pas sur son "orbite". La Terre est en orbite autour du Soleil, pas autour de la Lune (bien qu'il y ai un très léger mouvement de rotation autour du barycentre du couple Terre-Lune). Les forces de marrée de la Lune exercées dur la Terre ralentiraient la rotation de la terre sur son orbite? Son orbite autour du Soleil? Je ne saisi pas.
Ne vouliez vous pas dire "ralentissement de la rotation de la terre sur elle même"?

 

  Le 13/02/2025 à 14:46, 22Ney44 a dit :

Or en Physique à deux corps (mais pas que) il y a un principe fondamental qui est celui de la conservation du moment cinétique (cours assez complet sur le moment cinétique pour faire chauffer le neurone). Le couple Terre/Lune n'y échappe pas. Donc si le moment cinétique de la Terre décroit, celui de la Lune augmente. La voilà la "pichenette" qui conduit la Lune à s'éloigner de nous.

Voir davantage  

Nous parlons là de la décroissance du "moment cinétique de la Terre" concernant sa rotation sur elle même ou bien concernant sa rotation autour du Soleil? 

Modifié 13 février par Bart Simpson

[Bart Simpson]

  Le 13/02/2025 à 12:10, rmor51 a dit :

Les orbites ne sont pas stables, elles sont chaotiques. Donc ce qu'on observe aujourd'hu, ne dit rien de l'avenir au delà d'un certain horizon.

Il me semble que pour la Terre, on ne peut rien affirmer au delà de la centaine de millions d'années.

Voir davantage  

 
Si je comprend bien: seuls peuvent être parfaitement stables les orbites des astres qui sont parvenu à se verrouiller mutuellement l'un vers l'autres, afin de ne plus subir aucune force de marées qui dérèglent l'horlogerie du système en permanence.
Et pour parvenir à un verrouillage parfait et réciproque, il faut des conditions exceptionnelles, et très rares.
Ainsi, la plus par des satellites du système solaire (comme tous les satellites de Jupiter ou de Saturne) sont destinés à s'échapper au loin. Ou pourquoi pas à s'écraser sur leur planète centrale? ( Pauvre Galilée qui va voire ses 4 Satellites du Jupiter préféré, Io Europe Ganimède et Calisto, se sauver pour aller se perdre on ne sais où )
J'ignore ce qu'il en est pour le couple Pluton et Charon. S'ils sont verrouillés l'un vers l'autre, et ils sont un couple "stable", ou bien si il ont chacun plusieurs visages à présenter à leur conjoint et sont destinés à rompre leur si bel union...

[22Ney44]

  Le 13/02/2025 à 19:52, Bart Simpson a dit :

Ainsi, la plus par des satellites du système solaire (comme tous les satellites de Jupiter ou de Saturne) sont destinés à s'échapper au loin.

Voir davantage  

Ils n'en auront pas le temps en l'état actuel du système solaire. Sachez que comme l'a rappelé @rmor51 les orbites planétaires sont chaotiques (au sens mathématique du terme). Aussi tirer des plans sur la comète me semble plutôt hasardeux. Si vous souhaitez vous lancer dans la prospective, je vous invite à étudier en profondeur les travaux de Jacques LASKAR,  [ https://perso.imcce.fr/jacques-laskar/en/ ]pionnier de la "mathématisation" des orbites planétaires du système solaire (mais pas que cela, cet homme est un chercheur éclectique, ce qui ne gâte rien).

  Le 13/02/2025 à 19:37, Bart Simpson a dit :

Nous parlons là de la décroissance du "moment cinétique de la Terre" concernant sa rotation sur elle même ou bien concernant sa rotation autour du Soleil? 

Voir davantage  

 

Pour l'instant nous avons raisonné sur un système à deux corps, la Terre et la Lune. La décroissance du moment cinétique de la Terre ne concerne donc que la rotation sur elle-même, ce qui explique l'allongement incessant de sa durée de rotation et donc des jours.

 

Si vous souhaitez introduire le Soleil dans la réflexion, nous passons alors à un système à trois corps. Dans ce cas, à part des conditions initiales très particulières, il n'existe pas de solutions analytiques pour décrire le phénomène. Il nous reste seulement les outils de simulation. Je vous renvoie à nouveau sur les travaux de Jacques LASKAR pour lesquels je n'ai pas suffisamment de connaissances pour les comprendre et encore moins pour les expliquer.

 

Édit

Cependant pour autant que je le sache, la vitesse de rotation de la Terre autour du Soleil ne varie pas pour des raisons gravitationnelles. Elle varie seulement en raison de la deuxième loi de Kepler, la loi des aires. Ceci veut dire que les valeurs extrêmes de cette vitesse sont constantes. La valeur moyenne est de 29,78 km/s soit 107 200 km/h. La terre parcourt ainsi son diamètre équatorial en environ 7 mn et 8s

 

 

Ney

Modifié 14 février par 22Ney44
Ajout de l'Édit.

[Bart Simpson]

Oui d'accord, nous parlons bien d'un système à 2 corps et non pas 3. Je m'étais perdu dans le flou avec la confusion de "l'orbite" et de la "rotation de la terre sur elle même". Mais j'ai vu que vous avez corrigé.  Je suis sorti du flou

  Le 13/02/2025 à 14:46, 22Ney44 a dit :

De cette lutte gravitationnelle nait sur Terre des forces de frictions Sol/Masse liquide qui en réclamant leur énergie prise à la Terre ralentissent cette dernière dans sa rotation sur elle-même son orbite.

Voir davantage  

Je comprend que le moment d'un système soit conservé.
Bien que... je trouve un mystère dans cette conservation concernant le système Terre-Lune.

J'ai été voir le net quelques illustrations sur la conservation du moment d'inertie. Par exemple une vidéo où une personne tourne assise sur une chaise de bureau avec des altères dans les mains repliées contre sa poitrine. Lorsque la personne tend les bras en éloignant les altères, la rotation de la chaise ralentie. Lorsque la personne replie les bras sur sa poitrine, la rotation accélère. C'est compréhensible.
D'accord ce n'est pas tout a fait la même expérience que notre étude du système Terre-Lune. Mais c'est une bonne illustration de la conservation du moment cinétique.
Dans l'expérience de la chaise il n'y a qu'un seul  corps qui est formé par le complexe total: chaise + personne + bras et mains + altères. On peut considérer que c'est une seul objet qui change de forme lorsque les bras sont tendus ou repliés. Aussi, je conçois bien que la position des altères par rapport à la personne influence le mouvement de rotation puisqu'il y a une action physique de matière qui relie les altères à la personne par l'intermédiaire de ses bras et ses mains.

Mais dans le cas du système Terre-Lune, il n'y a aucune matière qui reli les 2 objets.
Ainsi: Lorsque la terre ralentie sa rotation sur elle même, cela influence à distance la vitesse de la Lune (qui s'éloigne alors de la terre), et ceci pour respecter la conservation du moment cinétique du système.
C'est cette action "à distance" qui est pour moi un mystère. Il n'y a pas un bâton brandit depuis la Terre pour la pousser la Lune, pas de projectile matériel lancé sur elle pour l'éloigner.
Il existe une force qui agit à distance, c'est "la gravitation" bien sur (selon Newton, Einstein ayant une autre explication, mais restons sur la version de Newton qui décrit une" force à distance" ). Mais lorsque la terre tourne sur elle même, qu'elle accélère ou ralentisse cette rotation, cela n'influence pas l'attraction qu'elle exerce sur la lune. L'attraction gravitationnelle de le Terre sur la Lune ne dépends pas de son mouvement mais de sa distance.

Ou bien il y a encore un "contre-effet de marée" sous-jacent qui permet, à distance, à la Lune de s'éloigner... ??
Pour récapituler la discussion:

- 1/ L'attraction gravitationnelle de la Terre sur la Lune a provoqué des forces de marée sur celle-ci qui, par frottement des masses, ont ralenti sa rotation sur elle même jusqu'a la verrouiller vers la terre.

- 2/ De manière réciproque: la gravitation de la Lune exercée sur la Terre provoque sur celle-ci des marées qui ralentissent la rotation de la terre sur elle même et tendent à la verrouiller vers le Lune (même si la trop courte durée de vie du système solaire et la cuisson des carottes ne le permettront pas).

- 3/  La Lune en tournant autour de la Terre, et en provoquant ces marées terrestres, insuffle de l'énergie à la terre puisqu'elle soulève la matière des marrées terrestre (la Lune soulève les océans et les continent de la Terre). Pour cela La lune devrait perdre en énergie cinétique et voir sa rotation autour de la Terre ralentir. (Ce ralentissement étant une conséquence "à distance", due aux forces de gravitation échangées entre les 2 astres, ne me dérange dérange donc pas).

- 4/ Pour conserver le moment cinétique du système Terre-Lune, il y a "quelque chose" qui éloigne la Lune de la Terre. Cela évite qu'en ralentissant la Lune ne s'écrase sur la terre. Au contraire, même si la Lune a quelque peu ralentie, elle s'est un peu éloigné, et vu que son orbite est un peu plus grande, le moment cinétique est conservé.

Le seul hic c'est le "quelque chose" qui éloigne la Lune et que je n'ai même pas osé nommer "force". Mais ce "quelque chose" est une conséquence du ralentissement de la terre sur elle même, et agit à distance depuis la Terre sur la Lune.
Mais quel est donc ce "quelque chose" agissant à distance?

Modifié 15 février par Bart Simpson

[22Ney44]

  Le 15/02/2025 à 16:53, Bart Simpson a dit :

Lorsque la personne tend les bras en éloignant les altères, la rotation de la chaise ralentie. Lorsque la personne replie les bras sur sa poitrine, la rotation accélère. C'est compréhensible.
D'accord ce n'est pas tout a fait la même expérience que notre étude du système Terre-Lune. Mais c'est une bonne illustration de la conservation du moment cinétique.
Dans l'expérience de la chaise il n'y a qu'un seul  corps qui est formé par le complexe total: chaise + personne + bras et mains + altères. On peut considérer que c'est une seul objet qui change de forme lorsque les bras sont tendus ou repliés.

Voir davantage  

Bonjour @Bart Simpson,

 

Pour la Terre et la Lune c'est exactement la même chose. Le système Terre/Lune est un système lié où la Terre serait le corps et les bras seraient la Lune liés au corps. 

 

En vous relisant attentivement j'essaie de saisir votre schéma mental de compréhension de la situation. Lorsque vous vous interrogez sur l'éventuelle chute de la Lune sur la Terre par exemple j'entraperçois que peut-être il y a confusion de définition entre gravitation et pesanteur. La pesanteur est une conséquence de la gravitation, mais vous pouvez vous trouver en situation d'apesanteur bien qu'étant toujours soumis à la gravitation. C'est le cas lorsque vous êtes en orbite où en vol parabolique (dit vol 0G) à bord d'un avion. Ce sont deux notions physiques différentes que je vous invite à approfondir avant d'aller plus loin. Essayez en particulier de bien mentaliser ce que physiquement représente la déformation de l'espace/temps au voisinage d'une masse. Vous allez ainsi franchir une étape dans le degré d'abstraction et admettre que le lien Terre/Lune est autre qu'un lien matériel concrètement palpable, autre qu'un "bâton" pour une "pichenette".

 

Pour l'instant je ne peux guère faire mieux que de vous inviter à creuser en ce sens. Peut-être un autre astram rompu à l'enseignement de la physique saura-t-il vous éclairer.

 

Bonne recherche.

 

Ney

[Bart Simpson]

Bonjour Ney,

Je vois bien l'astronaute en apesanteur dans la station MIR. Il est soumis à la gravitation, mais son mouvement de rotation en orbite contre la gravitions, et alors il flotte dans la station. Il ne ressent plus sont poids et il n'est pas ancré au sol de la station comme il le serait sur le sol de la Terre.
Je vois bien aussi le vol parabolique de l'avion. A l'intérieur il y a un voyageur. Lorsque l'avion tombe en chute libre, le voyageur tombe lui aussi, à la même vitesse que l'avion. Donc il flotte dans l'avion en apesanteur (il ne sent plus son poids) malgré qu'il soit toujours soumis à la gravitation.
La gravitation est une force, la pesanteur est la conséquence de cette force. Ok.

Selon Newton, la gravitions est une force appliqué à distance. Newton explique la formule qui permet de calculer la force de gravitation et les orbites des planètes, mais il n'explique pas ce qu'est la gravitation.
Einstein quand à lui explique la nature de la gravitation, effectivement par une déformation de l'espace temps par la masse. Ce qui donne bien une cause physique à la chute des corps. Les corps suivent la courbure due à la déformation de l'espace temps.
Appliquer cela au système Terre-Lune et expliquer la conservation de son moment cinétique, en éloignant la lune lorsque la rotation de la terre sur elle même diminue est compliqué . Il faut que j'y réfléchisse un bon moment.

Toujours est-il que j'ai compris pourquoi la Lune s'est verrouillée vers la Terre, ce qui était ma question tout au début de cette discussion. J'en suis déjà bien content. Ensuite, évidement, chaque chose que j'apprend soulève de nouvelles questions. Et je ne comprendrais pas avec précision toute la mécanique du système solaire. Mais je vais continuer a réfléchir à ce moment cinétique du système Terre-Lune.
Je vous remercie, Ney et tous les participants à cette discussion, pour vos explications et ces échangent enrichissants. 😊

Qu'apelez vous "astram"?
(Une recherche sur le net m'a mené sur une association pour l'écoute des gens endeuillés... J'ai du faire fausse route... )
 

[22Ney44]

  Le 16/02/2025 à 11:59, Bart Simpson a dit :

Qu'apelez vous "astram"?

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Bonjour @Bart Simpson,

 

Merci tout d'abord pour vos compliments, c'est très élégant de votre part.

 

Pour répondre à votre dernière question, "astram" est un néologisme né de la contraction de l'expression "Astronome amateur", c'est tout simple.

 

Un dernier mot : Dans vos recherche de lecture, attachez-vous à étudier également la notion de conservation du moment angulaire autre appellation du moment cinétique. Les moteurs de recherche pointent un peu différemment. Cette appellation ouvre davantage sur des explications mathématiques et conduisent vers l'abstraction du phénomène.

 

Ney