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  • Photo du rédacteurJC Duval

La Lune et la pomme

🌕 Quand le sage désigne la Lune, l'idiot regarde le doigt.

 

S'il vous vient à l'idée de remplacer la Lune par une pomme, si possible bien croquante mais ce n'est pas nécessaire, que va faire la pomme, va-t-elle tomber sur la Terre, va-t-elle fatalement s'en éloigner ou va-t-elle tout bonnement suivre la même trajectoire que la Lune ? La réponse n'est pas triviale, posez la question autour de vous, vous verrez.


Eh bien, il faut commencer par revenir à la loi de Galilée qui dit que dans le vide tous les corps tombent à la même vitesse. Cette loi sur la chute des corps est tellement contre-intuitive qu'il a fallu attendre le début du XVII siècle pour qu'elle soit formulée. Que vous preniez une pomme ou une enclume, elles tombent à la même vitesse.

Ensuite, il faut s'attarder sur ce que Newton a découvert 80 ans plus tard, à savoir que la Lune n'est rien d'autre qu'une grosse pomme qui tombe sur la Terre. C'est la fameuse loi universelle de la gravitation. Si vous prenez une pomme et que vous la lâchez, elle tombe à vos pieds. Si maintenant vous la lancez, elle va retomber quelques mètres plus loin. Plus grande sera la force avec laquelle vous lancez la pomme, plus grande sera sa vitesse et plus loin sera sa chute. En supposant que vous puissiez la lancer de plus en plus fort, il va arriver un moment où sa vitesse sera telle, que sa trajectoire va suivre la rotondité de la Terre, il va arriver un moment où elle ne va plus retomber par terre. La trajectoire de la pomme ou de la Lune autour de la Terre n'est plus qu'une chute sans fin.

 

Le boulet va de plus en plus loin

Une chute sans fin … Le boulet est en orbite

 

Cependant on peut se demander si un jour la Lune ne finira pas par tomber sur la Terre. Bon, nous venons de voir plus haut que la Lune tombe déjà sur la Terre. Donc la question serait plutôt de savoir si un jour la Lune ne finira pas par s'écraser sur la Terre.

Revenons à Galilée, encore lui. Il a établi une loi qui dit que si un corps est libéré de toute force alors il conserve la même direction et la même vitesse de déplacement. Mais, me direz vous et à juste titre, la gravitation exerce une force perpendiculaire au déplacement de la Lune, force qui devrait donc l’amener à s'écraser sur la Terre¹.

Certes, il existe une force de gravitation et pour expliquer pourquoi la Lune ne vient pas taper la Terre, je répondrais tout simplement qu’il est nécessaire de prendre en compte une autre force, une force fictive que l'on appelle la force centrifuge. Cette force se fait ressentir quand vous vous retrouvez plaqué contre la portière de la voiture dans un virage, et cette force agit aussi sur la Lune. Dans un cas, elle dépend de la vitesse de votre véhicule et de la courbure du virage, dans l'autre cas, elle dépend de la vitesse de la Lune et de la distance qui la sépare de la Terre.

Ainsi, la Lune est venue se positionner à bonne distance de la Terre pour que la force gravitationnelle soit compensée très exactement par la force centrifuge. La résultante des forces s'appliquant sur la Lune étant nulle, voilà pourquoi la Lune gravite et gravitera toujours à même distance de la Terre². L'orbite de la Lune est une ligne d'équilibre suivie par la Lune³.


Si on résume, on sait que tous les corps chutent à la même vitesse et que cette vitesse ne dépend pas de leur masse. On sait aussi que la vitesse d'un corps en orbite conditionne la distance de ce corps à l'objet autour duquel il gravite. A même vitesse et donc à même distance de la terre, notre Lune et notre pomme gravitent [ou tombent] de la même façon.

Au final, Lune et pomme suivent la même trajectoire. Si vous remplacez la Lune par une jolie pomme, la pomme restera sur la même orbite que la Lune.

 

1 Einstein avec sa théorie de la relativité générale a expliqué l'origine de cette force gravitationnelle. Il a découvert que la matière courbe les trajectoires.

2 Cependant les marées terrestres en grande partie causées par la Lune amènent en retour la Lune à sortir de la sphère d'influence de la Terre. Afin de conserver sa rotation synchrone (la Lune présente toujours la même face, on parle de verrouillage gravitationnel) la Lune s'éloigne de nous à un rythme d'environ 4 cm par an.

3 A noter que si la Lune sortait du champ gravitationnel de la Terre [et du Soleil], son mouvement serait rectiligne uniforme.

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