Description de l'expérience
On propose, afin d'observer les ombres de la Terre sphérique sur la Lune, de faire un montage.
On a représenté la Terre sphérique avec une boule de polystyrène et la Lune avec une boule de cette même matière, plus petite. Pour des soucis de distance, aucune des échelles ne sera respectée.
Une lampe à forte intensité – laquelle représente le Soleil – envoie des rayons parallèles (pour simuler les rayons parallèles du Soleil) que l'on obtient grâce à 2 lentilles et un diaphragme, sur la Terre. Selon les différentes positions de la Lune par rapport à la Terre, on observe diverses ombres.
Les dimensions réelles sont :
Rayon du Soleil : 69 500 km
Rayon de la Terre : 6 378 km
Rayon de la Lune : 1 737 km
Distance Terre Soleil : 150 000 000 km
Distance Terre Lune : 384 440 km
Angle « Terre-Lune » par rapport au plan de l'écliptique : 5°
Ces données seront celles réutilisées par la suite.
Sur certaines photos, la tige métallique tordue pour créer un plan différent de celui de l'écliptique est remplacée par un morceau de patafix reliant deux tiges.
Dans un premier temps, nous avons observé que, contrairement à certaines idées reçues, les ombres visibles sur la Lune n'avaient pas toujours pour origine l'ombre de la Terre. En effet, dans une majeure partie des cas, il s'agit simplement d'effets d'optiques : les rayons solaires étant considérés comme parallèles, on peut observer des ombres sans que ce soit celle de la Terre (voir exemple ci-contre : si on se place au « nord », on observera un croissant d'ombre sur la Lune, sans que la Terre en soit la cause.)
Ainsi, l'ombre de la Terre sur la Lune n'est observable (par définition) que dans les cas d'éclipse de Lune, et non à chaque fois que nous observons une Lune non pleine. On voit ici différentes phases d'une éclipse de Lune, observées sur notre montage.
On peut remarquer que les ombres et pénombres crées par nos rayons parallèles ne sont pas différentiables.