Comment connaît-on la distance Terre-Lune ?

La Physique est une matière que beaucoup de collégiens trouvent inintéressante. Pourtant, la Physique nous sert tous les jours et elle nous permet d’appliquer toutes les règles mathématiques au monde qui nous entoure. Alors, mon objectif dans cet article est de vous montrer comment les Maths et la Physique permettent de calculer la distance entre la Terre et la Lune en temps réel, et d’essayer de vous montrer comment sont utilisées les formules que vous apprenez au collège et au lycée tous les jours.

La première chose importante à savoir sur la Lune, c’est que c’est le seul satellite de la Terre. Attention, on dit que la Lune est un satellite de la Terre car elle a une orbite permanente autour de la Terre, c’est-à-dire qu’elle tourne autour en suivant une trajectoire définie par la gravité terrestre. Les satellites (objets) ont été appelés comme cela car l’homme a utilisé le même fonctionnement pour les mettre en rotation autour de la Terre. Maintenant que nous avons fait ce petit point vocabulaire, intéressons-nous à la trajectoire que suit la Lune.

On dit que la Lune a une trajectoire elliptique, c’est-à-dire que la trajectoire est circulaire mais que son rayon n’est pas régulier autour du cercle.

Schéma d’une ellipse

Ainsi, on peut identifier la Terre au point (0,0) et la Lune au point S(0,3). Si on fait « glisser » le point S le long de l’ellipse, nous pouvons remarquer que sa distance à la Terre varie sans cesse. Mais alors, comment peut-on mesurer la distance Terre-Lune si celle-ci change sans cesse ?

La Lune tourne autour de la Terre à une vitesse de 3 680 km/h, ce qui peut paraître énorme, mais qui revient à aller aussi vite qu’un escargot à l’échelle de l’Univers. Ainsi, la distance Terre-Lune va très peu varier sur une courte durée. Néanmoins, si nous voulons envoyer des astronautes sur la Lune, il nous faut être le plus précis possible car comme le dit si bien le proverbe, « vise la lune au pire tu toucheras une étoile », ce qui est pas très sympa pour ceux dans la fusée…

Donc pour ne pas se tromper dans les calculs, les scientifiques se servent de grands miroirs appelés « réflecteurs lunaires » placés sur la Lune par la mission Apollo 11, car oui désolé de contredire les théories du complot, mais l’homme a bien marché sur la Lune…

Photo d’un réflecteur lunaire

Ces réflecteurs lunaires vont servir à renvoyer des signaux lumineux envoyés par des lasers ultra-puissants depuis des endroits stratégiques placés sur Terre comme l’observatoire de Paris par exemple.

Photo de l’observatoire de Paris

Ainsi, les scientifiques mesurent le temps que mettent les signaux lumineux à faire l’aller-retour car comme vous l’avez vu en Physique, v=d/t. Or les scientifiques connaissent la vitesse de la lumière v=300 000 000 m/s et ils mesurent le temps de manière extrêmement précise (ils prennent une quinzaine de chiffres après la virgule).

Ainsi, en retournant la formule, on obtient : d=v*t permettant de calculer la distance Terre-Lune. En utilisant d’autres formules que je ne démontrerais pas dans cet article, on a également pu connaître la masse de la Terre, la masse de la Lune, la vitesse de rotation de la Lune…

J’espère que cet article vous a intéressé et que vous appréciez un peu plus la Physique.

Paul