Doublé lunaire

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La Lune

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(Québec) «Voici un problème qui m'intrigue depuis quelque temps. En faisant un petit effort, j'arrive à m'expliquer les phases de la Lune, la forme de virgule que prend la nouvelle lune et la forme contraire qu'elle prend à la fin de son cycle. Mais quand je vais dans le sud, à Cuba par exemple, ces formes-là ne se présentent pas à la verticale, comme ici, mais à l'horizontale. Quand je le fais remarquer à des covoyageurs, ils me répondent que c'est parce qu'on se retrouve plus au sud (comme si je ne le savais pas). Mais pour moi, cela n'explique rien. La trajectoire apparente du Soleil et de la Lune va d'est en ouest, pas en direction nord-sud, et ce, que l'on soit au Québec ou dans les Caraïbes. Alors quoi?», demande Bengt Lindfelt, de Québec.

L'effet dôme: le cerveau humain se fait une... (Source: Proceedings of the National Academies of Sciences) - image 1.0

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L'effet dôme: le cerveau humain se fait une idée déformée et passablement aplatie du ciel. Pour cette raison, il interpréterait la taille de la Lune au zénith comme étant plus petite qu'elle ne l'est réellement.

Source: Proceedings of the National Academies of Sciences

La trajectoire apparente du Soleil et de la Lune est effectivement axée d'est en ouest, parce qu'elle est causée par la rotation de la Terre (qui tourne vers l'est). Mais la forme apparente de la Lune, elle, n'a rien à voir avec la rotation terrestre: c'est plutôt la rotation de l'astre nocturne autour de la Terre qui fait que sa face illuminée par le Soleil est plus ou moins cachée, selon la phase.

Quand la Lune est complètement «derrière» la Terre par rapport au Soleil, alors c'est la pleine lune. Quand elle se trouve «à côté» de la Terre, nous voyons une demi-lune. Et pour voir une «virgule» comme celle dont parle M. Lindfelt, la Lune doit être presque complètement entre la Terre et le Soleil, ne nous montrant ainsi qu'une mince partie de sa face éclairée.

Maintenant, deux choses font varier l'inclinaison apparente de la Lune dans le ciel. La première est, tout simplement, la forme de la Terre. Notre planète étant ronde, en effet, il s'ensuit que la latitude où nous nous trouvons change le sens dans lequel on voit la Lune. Ainsi, cette dernière apparaît à Québec (latitude: 46° nord) avec un angle différent d'environ 25 degrés par rapport à l'inclinaison qu'elle a à Cuba (latitude: environ 21° nord).

Enfin, l'inclinaison de la Terre peut aussi faire «pencher» la Lune au fil des saisons. Le fait que l'hémisphère nord pointe vers le Soleil en été et vers l'espace en hiver change l'angle apparent de la face éclairée de la Lune.

Source:

- Starchild Team, «Why is the crescent moon sometimes lit on the bottom?», Starchild, NASA, 2002, http ://starchild.gsfc.nasa.gov/docs/StarChild/questions/question43.html

*****

«En lisant Le Soleil (l'an dernier, NDLR), j'ai été étonné d'apprendre de la part d'un astronome québécois que l'apparence grossie de l'astre lunaire à son lever n'était pas vraiment expliquée avec certitude. J'ai toujours pensé que si la Lune paraît plus grosse à l'horizon, c'est que la couche d'air qui sépare l'oeil de l'objet regardé est bien plus épaisse à l'horizontale qu'à la verticale, alors que la couche atmosphérique est minimale. Cela provoquerait un effet déformant de loupe, faisant paraître la Lune plus grosse. J'étais certain que c'était un fait établi et vérifié. Cette explication, purement logique, tient-elle la route?», demande Gilles Levasseur, de Charlesbourg.

En fait, l'astronome disait la pure vérité: on n'a pas encore trouvé d'explication pleinement satisfaisante pour expliquer la taille «gonflée» de la Lune proche de l'horizon.

Ce que l'on sait, cependant, c'est qu'il s'agit d'une illusion d'optique, c'est-à-dire que c'est notre cerveau qui interprète erronément la Lune comme étant plus grosse. Car l'objectif des caméras ne permet pas de reproduire ce phénomène - ce qui serait le cas s'il s'agissait d'un effet de loupe de l'atmosphère. Et, de la même façon, la petite tache lumineuse qui se forme à l'arrière de notre oeil quand on regarde l'astre nocturne a la même taille, que la Lune soit haute ou basse dans le ciel, soit environ 0,15 mm.

«Illusion de ponzo»

Cela étant dit, les experts ne sont pas tous d'accord sur l'origine de cette illusion. Certains y voient une «illusion de Ponzo», ce célèbre jeu de perspective où, placés sur le dessin d'une voie ferrée partant vers l'horizon, deux traits identiques auront l'air d'être de tailles différentes parce que le cerveau interprète celui qui est plus «loin» dans le dessin comme étant plus gros. Dans le cas de la Lune, l'illusion de Ponzo viendrait des éléments de décor (arbres, immeubles, montagnes) que l'on aperçoit à l'horizon, juste «à côté» de l'astre.

Mais cette hypothèse est contestée, notamment parce que des voyageurs ont rapporté avoir cette illusion même en avion, avec aucun repère visuel autour de la Lune.

D'autres expliquent plutôt l'illusion par la forme du ciel - ou plutôt, par l'idée déformée, et très aplatie, que le cerveau humain se fait du ciel. Dans cette représentation déformée, le ciel au-dessus de nous est perçu comme plus proche que celui qui est proche de l'horizon, de la même façon que les oiseaux qui volent directement par-dessus nous sont plus proches que ceux que l'on aperçoit à l'horizon, explique le site de la NASA. Ainsi, notre cerveau interpréterait la taille de la Lune comme plus petite qu'elle ne l'est réellement quand elle se trouve au zénith, comme le montre la figure ci-dessus.

Mais cette hypothèse-là est elle aussi très contestée, et au train où vont les choses, on risque de ne pas avoir de réponse définitive avant longtemps, malheureusement...

Sources:

- Don McCready, The Moon Illusion Explained, University of Wisconsin, 2002, http://lecerveau.mcgill.ca/flash/capsules/articles_pdf/moon_illusion.pdf

- Tony Phillips, Solstice Moon Illusion, NASA, 2008, http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2008/16jun_moonillusion/

Précision

Dans notre dernière chronique sur le carbone-14 (en septembre), nous avons écrit par mégarde que cet isotope était généré quand des rayons cosmiques, heurtant des atomes d'azote-14 dans la haute atmosphère, forçaient des neutrons à se changer en protons. Or, nous a fait remarquer une lectrice attentive, en ajoutant un proton aux sept que compte l'azote, on obtient de l'oxygène, et non du carbone (qui a six protons). Il aurait donc fallu lire que l'azote-14 gagne un neutron et expulse un proton sous l'effet des rayons cosmiques. Nos excuses.

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