L'ORBITE LUNAIRE. LABORATOIRE No 5. Étude préliminaire. Nom Groupe Date. Partenaire. Définissez les termes suivants: mois sidéral.

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1 Nom Groupe Date Partenaire LABORATOIRE No 5 L'ORBITE LUNAIRE Étude préliminaire Définissez les termes suivants: mois sidéral mois synodique périgée apogée

2 LABORATOIRE No 5 L'ORBITE LUNAIRE I. Introduction et objectifs Contrairement à la chimie ou à la physique, l'astronomie est d'abord une science d'observation plutôt qu'une science expérimentale. Cependant, les observations astronomiques, sujettes aux conditions climatiques et pouvant s'étaler sur plusieurs soirées d'observation, ne sont pas toujours facile à réaliser à l'intérieur d'un cours d'astronomie. Durant ce laboratoire, les longues et nombreuses soirées d'observation qui nous permettraient de bien suivre le mouvement de notre compagne la Lune seront remplacées par des photographies des phases lunaires s'étendant sur une période sidérale. Après ce laboratoire, vous devrez être capable de: a) définir les termes suivants: mois sidéral, mois synodique, apogée, périgée. b) d'illustrer le mouvement de la Lune autour de la Terre. MOUVEMENT LUNAIRE Les phases de la Lune sont essentiellement dues à la position de la Lune et du Soleil par rapport à la Terre. La figure ci-dessous illustre ces différentes positions. Comment expliquez que les phases lunaires présentent une période de 29,5 jours alors que notre compagne met 27,3 jours pour accomplir une révolution?

3 La durée d'une révolution de la Lune autour de la Terre (27,3 jours) est appelée mois sidéral. Mais, pendant ce temps, la Terre se déplace d'environ 27 sur son orbite. Ainsi, pour au bout d'un mois sidéral, la Lune ne présente pas la même phase à la Terre. La Lune doit parcourir 27 de plus sur son orbite pour présenter à nouveau la même phase. Puisque la Lune parcours 13 par jour (360 /27,3 jours), il lui faudra un peu plus de deux jours. Ainsi, c'est plutôt 29,5 jours, soit un mois synodique, qu'il faut attendre pour pouvoir admirer deux pleines lunes consécutives. Bien que la présence du Soleil vienne compliquer le mouvement lunaire autour de la Terre, il nous est possible, en première approximation, de considérer l'orbite lunaire comme une ellipse régit par les lois de Kepler. Puisque la Lune durant sa révolution sur l'ellipse ne se trouve pas toujours à la même distance de nous, elle nous présente un diamètre apparent qui varie selon sa position sur son orbite, c'est-à-dire un diamètre apparent variant avec les phases lunaires. Ainsi, lorsque la Lune se retrouve sur le près de nous, soit au périgée elle nous apparaît légèrement plus grosse. Lorsqu'elle se trouve le plus loin de nous, à l'apogée, elle semble plus petite. La relation qui existe entre la distance R et le diamètre apparent d est : Les orbites et la première loi de Kepler constante R = d L'orbite de révolution de chaque planète est caractérisée par son demi-axe majeur (a) et son excentricité (e). L'excentricité d'une ellipse est la mesure de son aplatissement; elle se calcule par:

4 I. Équipements - Calculatrice; - rapporteur; - compas; - règle; - crayon à mine. III. Procédure expérimentale 1. Mesurez avec précaution le diamètre de chacune des douze (12) images de la Lune (voir page suivante). Afin de minimiser l'erreur, vous pouvez mesurer plusieurs diamètres et faire une moyenne. Soyez très précis car la réussite de votre laboratoire repose sur ces valeurs. Reportez ces différentes mesures au tableau 1 (voir rapport de laboratoire). 2. En prenant mm 2 comme valeur dans l'équation 1, calculez R et reportez ces valeurs dans le tableau Indiquez un point près du centre de la feuille blanche (mouvement lunaire). Ce point représente la position de la Terre. 4. Avec l'aide d'un rapporteur d'angle, tracez des lignes selon la longitude indiquée au tableau Pour chaque longitude, placez la Lune à la distance relative que vous avez calculée à l'étape 2. Indiquez près de la Lune, le numéro de l'image correspondant. 6. Faites la moyenne des distances lunaires R calculées et reportez cette valeur dans le tableau A l'aide d'une autre feuille de papier, tracez puis coupez un cercle ayant comme rayon cette valeur moyenne. 8. Ajustez ce cercle sur la feuille représentant le mouvement lunaire de façon à minimiser l'écart entre celui-ci et les différentes positions lunaires. Indiquez le centre du cercle (C) et, avec l'aide d'un compas, tracez ce cercle représentant l'orbite lunaire. Bien que ce ne soit pas une ellipse, il s'agit néanmoins d'une très bonne approximation. 9. Indiquez la position du foyer (F) près du point représentant la Terre. 10. A l'aide d'un crayon de couleur, tracez le demi-axe majeur (a). Il s'agit d'une ligne qui relie le foyer et le cercle en passant par le centre. 11. Tracez le demi-axe mineur (b) perpendiculaire au précédent. 12. Sachant que la distance entre le cercle de l'ellipse et le foyer est ae, où a est le demi-axe majeur et e l'excentricité, calculez la valeur de l'excentricité e de l'orbite lunaire. Indiquez ces valeurs au tableau Identifiez l'apogée (A) et le périgée (P) sur l'orbite lunaire. reliez ces deux points afin tracer la ligne des absides.

5 Nom Groupe Date Partenaire(s) LABORATOIRE No 5 L'ORBITE LUNAIRE RAPPORT DE LABORATOIRE Tableau 1 Image Date Longitude ( ) 1 Nov Diamètre (mm) distance (mm) Distance moyenne R moy demi-axe majeur (a) excentricité (e) Tableau 2

6 MOUVEMENT LUNAIRE