Les tribulations d’un astronome

Coup de Lune ?

vendredi 2 juin 2006 par Guillaume Blanc

« [...] les yeux noyés dans ce grand astre, tantôt l’un le prenait pour une lucarne du ciel par où l’on entrevoyait la gloire des bienheureux ; tantôt un autre, persuadé des fables anciennes, s’imaginait que possible Bacchus tenait taverne là-haut au ciel, et qu’il y avait pendu pour enseigne la pleine lune ; tantôt un autre assurait que c’était la platine de Diane qui dresse les rabats d’Apollon ; un autre, que ce pouvait bien être le soleil lui-même, qui s’étant au soir dépouillé de ses rayons, regardait par un trou ce qu’on faisait au monde quand il n’y était pas. »

Voyage dans la Lune et Histoire comique des états et empires du Soleil (1650), Savinien de Cyrano de Bergerac

La Lune, satellite naturel de notre planète et qui orne ses nuits de ses délicats croissants ou de sa face pleine enjouée, a toujours été l’objet de rituels et de croyances diverses et variées. Croyances qui ne sont que le reflet de la méconnaissance des phénomènes : l’imaginaire est puissant ! Croyances qui ne devraient donc plus avoir cours à l’époque actuelle, compte tenu des connaissances que nous avons de la nature qui nous entoure, et pourtant, et pourtant... Combien de revues et de livres de jardinage publient et conseillent de jardiner en fonction des phases de la Lune ? Combien de personnes croient qu’il y a plus de naissances les jours de pleine Lune ? Combien pensent que la Lune a une quelconque influence sur le temps qu’il va faire ? Et les coups de Lune ? À diverses reprises ne m’a-t-on pas assuré que le linge pâlissait sous l’effet du rayonnement lunaire ? Même les chevaux pourraient se prendre des « coups de Lune » !

Bref, il est temps de démystifier un peu tout ça. Avec les progrès des instruments d’observation astronomiques, on a pu se rendre compte assez vite que la figure souriante de la Lune que l’on peut se prendre à imaginer parfois, dans la clarté de certaines nuits, dans la poésie de l’instant, n’était rien d’autre qu’une juxtaposition de chaînes de montagnes et de vastes dépressions appelées mers, mais qui ne contiennent pas d’eau pour autant, n’en déplaise aux Dupondt. La visite de sondes automatiques et même d’astronautes dans les années 70 coupa court au mythe d’une hypothétique civilisation sélénique.

« C’est... comment vous le décrire ?... un paysage de cauchemar, un paysage de mort, effrayant de désolation... Pas un arbre, pas une fleur, pas un brin d’herbe... Pas un oiseau, pas un bruit, pas un nuage... Dans le ciel, d’un noir d’encre, il y a des milliers d’étoiles... »

Tintin, On a marché sur la Lune (1954), Hergé

Il est étrange de constater que ce mythe d’une Lune habitée n’a désormais plus court et qu’il fut balayé seulement récemment, il y a quelques décennies, tandis que celui qui veut que la Lune aide la montée de la sève dans les végétaux perdure, alors que la loi de la gravitation qui permet d’y mettre un terme a été formulé il y a trois siècles ! Certaines croyances ont la vie dure...

 La Lune et les femmes

Certains voient une influence de la Lune sur la vie de l’homme simplement parce que la période de gestation humaine est d’environ neuf mois, ce qui correspond à environ neuf lunaisons : normal, car notre calendrier moderne dérive d’un ancien calendrier basé sur les phases de la Lune (notre satellite se retrouve dans la même phase tous les 29.53 jours, c’est la période de révolution synodique de la Lune). La Lune n’a donc rien à voir avec la période de gestation de la femme, elle n’est qu’à l’origine d’une unité de mesure du temps... Même chose pour ceux qui prétendent voir une origine lunaire dans le cycle menstruel de la femme, qui est en moyenne de 28 jours, que l’on s’empresse d’associer aux 29.53 jours que dure une lunaison. Sauf que le cycle de la femme peut varier de 24 à 35 jours, et que 28 ce n’est pas 29.53. René Siffointe, dans un article dans la revue L’Astronomie (vol. 112, nov-déc 1998) rajoute : « Associer les femmes à des sacs de ciment (en moyenne, la masse d’une femme est proche de celle d’un sac de ciment de 50 kg) est aussi sage qu’associer son cycle menstruel à celui de la Lune, uniquement sur une coïncidence approximative des durées. » Mais il est vrai que nombre de coïncidences numérologiques sont à l’origine de nombre de croyances toutes plus infondées les unes que les autres.

Quant à la croyance fréquemment rencontrée que le nombre de naissances serait plus important au moment de la pleine Lune, il est aisé de lui tordre le cou : il suffit de regarder s’il existe une correspondance entre les deux. Ce qu’ont fait nombre d’auteurs, en particulier des américains qui ont utilisé une base de 50 millions de naissances. Résultat, pas de corrélation statistiquement significative...

 Une marée dans un verre d'eau ?

En fait la Lune a bel et bien un effet sur la Terre. Pline l’Ancien (23-79 après J.-C.), déjà, expliquait le phénomène des marées océaniques par l’influence de la Lune et du Soleil. Mais il fallu attendre Newton en 1687 et sa loi de la gravitation universelle pour avoir les fondements de l’explication... Car le ballet de la Lune autour de la Terre rythme la vie du bord de mer, de par son influence gravitationnelle sur les masses liquides des océans.

Le phénomène des marées s’explique par le fait que la force d’attraction gravitationnelle dépend de la distance à laquelle elle s’applique. Ainsi la force exercée par la Lune sur la Terre est plus intense du côté de la Terre le plus proche de la Lune. Se créée de cette manière une force différentielle de part et d’autre de la planète, suffisamment intense pour faire se déplacer les masses liquides. Cette « attraction » différentielle dépend de la distance de l’astre attracteur, la Lune dans ce cas, et de la taille de l’objet sur lequel s’exerce cette force, à savoir la Terre [1]. Elle existe de manière symétrique des deux côtés de l’objet, et quand elle s’applique à un astre fluide (comme les mers et océans sur Terre), elle engendre la création d’un bourrelet, allongement symétrique orienté dans la direction de la Lune. Ce qui explique les deux marées par jour sur Terre (la Terre tourne sur elle-même en 24 heures, et c’est un peu comme si elle « glissait » à l’intérieur de ce bourrelet fabriqué par la Lune, qui, elle, bouge peu dans le ciel sur une période de 24 heures). Plus la taille de l’objet est grande, plus la force de marée sera importante. La taille de la Terre est environ de 12 800 km, les marées océaniques soulèvent la surface des océans d’environ un mètre en pleine mer (hauteur qui peut atteindre 15 à 20 mètres près des côtes par suite d’effets de résonance avec le fond marin plus proche), il existe également des marées terrestres qui soulèvent périodiquement le sol sous nos pieds d’une trentaine de centimètres : c’est un phénomène global qui affecte un continent dans son ensemble, c’est pourquoi nous ne nous en rendons pas compte (d’ailleurs en pleine mer on ne rend pas compte non plus des marées...). Les marées existent car les océans sont de grande taille, tout comme les continents. Il existe des marées visibles sur les plus grands lacs également. Un lac de plusieurs centaines de kilomètres (comme le lac Baïkal, par exemple, 636 kilomètres sur 48) verra sa surface se soulever de quelques centimètres. Une flaque d’un mètre, verra sa surface se soulever de quelques millièmes de millimètres. Quant à la marée dans un verre d’eau, elle est de l’ordre de grandeur d’un tapis d’une centaine de molécules... Autant dire, pas grand chose !

Donc la Lune ne peut pas être responsable de la montée de la sève [2] dans les plantes (dont la taille varie de quelques centimètres à quelques dizaines de mètres pour les arbres, ce qui génère une force de marée bien trop faible pour faire grimper la sève et de fait pour avoir quelque effet que ce soit sur la croissance de la plante) ! Jardiner soi-disant avec la Lune n’a donc aucun sens, si ce n’est faire vendre livres et autres calendriers, dont les auteurs charlatans exploitent la crédulité des pauvres jardiniers qui tentent désespérément de faire rougir leurs tomates, et qui, finalement (ou pas) s’en remettent à la Lune... Erreur, elle ne peut absolument rien pour eux !

Car ce qui fait monter la sève dans les plantes c’est grosso modo la dépression créée par la transpiration folliaire, c’est-à-dire l’évaporation de l’eau par les feuilles. Cette dépression, avec l’aide de la cohésion des molécules d’eau entre elles, entraîne l’ascension de la sève brute dans la plante ; elle peut être suffisamment importante pour apporter de l’eau à des hauteurs vertigineuses de plusieurs dizaines de mètres, dans le cas des arbres les plus hauts.

 Séléné rayonne...

Contrairement au Soleil qui émet la lumière qu’il produit, la Lune se contente de nous réfléchir celle de ce dernier. Comme elle ne possède pas d’atmosphère, elle est aussi réfléchissante qu’une route asphaltée, n’en déplaise à la belle déesse Séléné. La quantité de lumière qui nous parvient de notre satellite est environ un cinq cent millième (1/500 000) fois celle du Soleil [3]. Et ce dans le cas de la pleine Lune. L’éclairement maximal alors fourni est de deux milliwatts par mètre carré (2 $\mathrm{mW}\cdot \mathrm{m}^{-2}$).

Or l’éclairement minimal pour que photosynthèse se fasse [4], processus photochimique qui concerne la quasi-totalité des plantes cultivées, se faisant par l’intermédiaire de la chlorophylle, une substance verte qui ne se trouve pas seulement dans les chewing-gums), est de 20 à 50 $\mathrm{W}\cdot \mathrm{m}^{-2}$, soit 10 000 fois plus que l’éclairement maximal que peut procurer la Lune (lorsqu’elle est pleine) ! Ce n’est donc pas l’éclairage de la Lune qui peut faire pousser quoi que ce soit sur Terre...

 Bronzage lunaire !

Les romantiques qui se baladent au clair de Lune peuvent-ils se prendre un coup de Lune ? Chacun sait désormais que ce sont les rayons ultraviolets (UV) qui interagissent avec l’épiderme pour donner soit du bronzage qui n’est autre qu’une réaction de défense de l’organisme contre son invisible agresseur, soit un coup de Soleil, en cas d’exposition et d’intensité trop importante, c’est-à-dire une brûlure de la peau. Un indice UV a été mis en place par différentes organisations internationales pour sensibiliser les baigneurs solaires du risque qu’ils ou elles encourent. Il s’agit d’une pondération entre le spectre ultraviolet du Soleil (intensité plus importante à plus grande longueur d’onde — UV-B) et celui qui est nocif pour la peau (surtout à petites longueurs d’ondes — UV-A) : en résumé, peu de rayons ultraviolets de courte longueur d’onde est aussi nocif que beaucoup de grande longueur d’onde. Pour les indices 1 et 2 de l’échelle, qui va au-delà de 10, aucune protection n’est nécessaire. L’intensité correspondante de la lumière ultraviolette est de 25 $\mathrm{mW}\cdot \mathrm{m}^{-2}$ (indice 1) et 50 $\mathrm{mW}\cdot \mathrm{m}^{-2}$ (indice 2). En hiver, en France, l’indice ne dépasse pas le niveau 1, tandis qu’il peut grimper jusqu’à 7/8 en été... Il varie beaucoup avec la réverbération, la couverture nuageuse, l’altitude, etc. Dans le cas des niveaux 1 ou 2, il faudrait rester très très longtemps au Soleil pour ne serait-ce que bronzer légèrement... Mais souvent il fait alors bien trop froid pour ce faire !

L’intensité correspondant à un indice fort, disons 10, est environ de 250 $\mathrm{mW}\cdot \mathrm{m}^{-2}$. L’intensité du rayonnement ultraviolet de la pleine Lune correspondant est toujours environ 500 000 fois plus faible, l’albédo (pouvoir de réflexion) de la Lune à ces longueurs d’onde étant à peu près le même que dans les longueurs d’onde visibles. Ce qui donne, au mieux, 0.5 $\mu\mathrm{W}\cdot \mathrm{m}^{-2}$ de lumière ultraviolette, soit un indice UV de 0.00002, à peu près... Pas de quoi fouetter une chouette, les amoureux peuvent poursuivent leurs errances noctambules tranquillement, sans pour autant devoir se badigeonner de crème lunaire !

Que l’on cesse donc de nous baratiner avec ce linge qui se prendrait des coups de Lune, ces chevaux qui se réveillent au petit matin des nuits de pleine Lune le museau grillé, et autres sornettes du même acabit...

 Lycanthropie et cie

Les phases de la Lune influencent-elles le comportement de notre espèce ? N’ayant aucune compétence en sociologie ou en psychologie, je me garderais bien de répondre. Un site américain essaye de faire le bilan des études existantes entre comportement (agressions, suicides, accidents, etc.) et les phases de la Lune. À part le nombre de crimes qui est significativement plus élevé pendant la pleine Lune (normal, à ce moment-là, on y voit quand même mieux la nuit), aucune corrélation n’est trouvée... Quant au mythique loup-garou, bah, il faut bien encore alimenter l’industrie du cinéma, non ?

 Conclusion

Donc en guise de conclusion : les effets de la Lune sur nous et notre planète peuvent avoir deux sources. Soit l’attraction gravitationnelle de notre satellite, qui provoque les marées, ce soulèvement des masses océaniques à intervalle régulier, mais seulement sur des étendues importantes, car c’est la différence d’attraction qui joue un rôle. Donc aucun effet à nos petites échelles de la vie courante. Soit la lumière lunaire, dont on a vu qu’elle n’est qu’un pâle reflet du rayonnement solaire, sans incidence sur les plantes, ou notre bronzage.

Néanmoins, la Lune pourrait avoir une influence sur le climat terrestre, à cause des marées qu’elle provoque dans l’atmosphère, déplacements d’airs qui créent dépressions et vents. Cependant l’effet est complètement négligeable par rapport aux autres phénomènes qui régulent le climat. Elle peut aussi avoir une influence, de par sa lumière, certes faiblarde, mais existante et nocturne, sur le cycle de reproduction de certains animaux, notamment certains vers marins.

Enfin, last but not least, la Lune a eu une influence cruciale pour la Terre et surtout pour la vie que se trouve à sa surface. En effet, le couple de forces induit par les effets de marée que son attraction gravitationnelle exerce sur notre planète stabilise l’angle de rotation de cette dernière avec son plan de révolution autour du Soleil (cet angle s’appelle l’obliquité et est responsable des saisons) dans le temps. Axe de rotation, qui, sans la Lune, jouerait donc au yo-yo avec des conséquences dramatiques sur le climat, et, autant dire, l’impossibilité d’abriter quelque-chose d’aussi fragile que la vie.

Voilà. Bien entendu, chacun et chacune peut bien croire ce qu’il ou elle veut. Tout au moins par chez nous, dans nos pays où la liberté de pensée est encore élevée au rang des vertus de la société. Encore que je doute qu’une seule société dans le monde oblige ses membres à planter ses tomates à la Lune rousse (d’ailleurs je n’ai jamais compris ce que pouvait bien être cette fameuse Lune rousse ?), sous peine de... Quoique, sait-on jamais : l’imagination humaine est souvent sans limite !

Je me permets seulement ici de donner quelques éléments rationnels qui évitent de penser n’importe quoi, et surtout de se faire embobiner par ces charlatans qui profitent de la crédulité populaire pour s’enrichir... Réfléchir à deux fois avant de tout gober !

[1Pour les matheux, la différence d’attraction (par unité de masse) est de $2 GM_{\text{Lune}}L/D_{\text{Objet-Lune}}^3$ où $G$ est la constante de Gravitation, $M_{\text{Lune}}$ la masse de la Lune, $L$ la taille de l’objet, et $D_{\text{Objet-Lune}}$ la distance de l’objet à la Lune.

[2Au passage, on peut comparer la force de marée induite par la Lune sur une tomate, avec celle induite par le jardinier sur la même tomate :

$F_{\mathrm{Lune}}/F_{\mathrm{jardinier}} = \left( \frac{M_L}{D_L^3} \right) / \left( \frac{M_J}{D_J^3} \right)$.

Avec $M_L = 7,3 \times 10^{22}\ \mathrm{kg}$, $D_L = 3,8 \times 10^8\ \mathrm{m}$ et $M_J = 70 \mathrm{kg}$, $D_J = 1\ \mathrm{m}$, on obtient :

$F_{\mathrm{Lune}}/F_{\mathrm{jardinier}} = 1,3 \times 10^{-3}/70$, donc la force de marée induite par le jardinier qui se trouve à 1 m de sa tomate est 50 000 fois plus intense que celle induite par la Lune...

[3Là encore, pour les amateurs d’équations et autres délices du même acabit, voici comment ça marche : le Soleil émet une puissance lumineuse (que les astronomes appellent luminosité) d’environ $4·10^{26}$ W. À la distance de la Lune (ou de la Terre), l’éclairement résultant est de $1360\ \text{W}\cdot \text{m}^2$ (constante solaire), obtenus en divisant la luminosité totale par la surface de la sphère centrée sur le Soleil et passant par la Lune (de rayon la distance Soleil-Terre, soit 150 millions de km), soit $4\cdot \pi \cdot D_{\text{Terre-Lune}}^2 = 4\cdot \pi \cdot (150 \cdot 10^9)^2$. Pour obtenir la puissance lumineuse captée par la surface de la Lune il suffit de multiplier la constante solaire par la surface du disque lunaire, soit $\pi R_{\text{Lune}}^2 = \pi \cdot 17372$. On obtient $1.3\cdot 10^{16}$ W. Qui vont être réfléchis par diffusion dans la moitié de l’espace qui se trouve autour de la face éclairée, avec un albedo (sorte de rendement de la réflection d’une surface diffusive) d’environ 10 %, et un facteur d’environ 2 (j’avoue que l’origine de ce facteur « 2 » ne m’est pas d’une grande clareté --- si quelque lecteur passant en ce lieu à la clef du mystère, je serais ravi d’être éclairé !) lié au fait que la diffusion se fait préférentiellement dans l’axe de la lumière incidente ; dans tout ça on va recevoir sur Terre une fraction de ce rayonnement, en divisant ce qui précède par la surface de la demi-sphère centrée sur la Lune et de rayon la distance Terre-Lune (380 000 km) et en multipliant par le coefficient de transmission de l’atmosphère (67 %), soit : $1.3\cdot 10^{16} \cdot 0.1 \cdot 2 \cdot 0.67 / (2\cdot \pi \cdot D_{\mathrm{Terre-Lune}}^2) = 2\ \mathrm{mW}\cdot \mathrm{m}^{-2}$. Facile, n’est-il pas ? Avec un éclairement solaire incident à la surface de la Terre d’environ 1 $\mathrm{kW}\cdot \mathrm{m}^{-2}$, on obtient bien une valeur de l’éclairement lunaire lors de la pleine Lune 500 000 fois plus faible que celui du Soleil.

[4En fait il s’agit de l’éclairement minimum pour arriver au point dit de compensation qui correspond au moment où l’oxygène rejeté par photolyse de l’eau, équilibre l’oxygène absorbé par la respiration. La photosynthèse proprement dite commence avant cet équilibre. Mais une plante peut-elle vivre en-deçà de celui-ci ?


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