Partie III. La Lune et les satellites autour de la Terre

III) La Lune et les satellites autour de la Terre

    A) La Lune

La Lune est un satellite naturel (corps en orbite autour d'un corps plus massif) de la Terre, qui tourne à environ 384 400 km de la Terre avec une période de révolution de 27,322 jours. La Lune et la Terre s'attirent mutuellement, avec une force de la même intensité, c'est le principe de la gravitation universelle de Newton:

 

 

 

 

Schéma de la force gravitationnelle s'exerçant entre la Terre et la Lune

 

La trajectoire de l'orbite de la Lune, bien que approximativement circulaire est une ellipse. L'équation qui définie cette orbite est appelée équation paramétrée, elle est de la forme :

 

 

avec: a, la longueur du demi grand axe, 

b, la longueur du demi petit axe,

ω, la vitesse angulaire de rotation ; ω= 2Π/T, où T représente la période de rotation.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

La Lune, bien qu'attirée par le Terre, ne tombe pas sur cette dernière. Au contraire, elle aurait tendance à s'éloigner, et de 4cm par an environ!!

Le mouvement de notre satellite est caractérisé par 2 grandes composantes: sa propre vitesse et la gravitation qu'elle subit de la Terre.

 

 

Remarque: La gravitation est comparable à la force centrifuge; en effet c'est à cause de la gravitation que la Lune tourne autour de la Terre et c'est aussi à cause de cette vitesse.

En fait, ce qu'on appelle force centrifuge dans ce cas est l'action de la gravitation sur le corps en mouvement. Son mouvement d'inertie est perturbé par la gravitation; au lieu que le corps suit sa route droit devant lui, la gravitation lui fait constamment changer de sens (sa trajectoire décrivant alors un cercle). La force centrifuge est donc cette résistance, cette force qu'exerce le corps à vouloir se détacher de la gravitation.

Prenons l'exemple des passagers d'une voiture : la voiture suit son chemin droit devant elle et tourne. Les passagers suivant la trajectoire de la voiture, quand celle-ci tourne, ces derniers sont collés aux bords de la voiture car elle a changé de direction au lieu de suivre sa trajectoire rectiligne. C'est ce même phénomène qu'il se passe dans l'espace, et qui décrit les orbites.

    B) Les orbites

Concernant les satellites gravitant autour de la Terre, on peut distinguer 3 orbites : l'orbite polaire, l'orbite géosynchrone et l'orbite géostationnaire.

-L'orbite polaire est une orbite dite basse : en effet les satellites orbitent entre 200km et 1000km d'altitude. Les satellites passent directement au-dessus du pôle nord et du pôle sud. Les satellites ayant cette orbite servent souvent à la surveillance de la Terre, et se déplacent à environ 8km/s avec une trajectoire circulaire. On a l'exemple du satellite Spot.

 

 

-L'orbite géosynchrone est une orbite située à 36000km d'altitude. Le corps possède une période de révolution exactement égale à celle de la période de rotation de la Terre : le corps se déplace en suivant la rotation de la Terre, ce qui lui permet de "stationner" au-dessus d'une région fixe de la Terre. Observé à l'oeil nu, la trajectoire du satellite est comme un 8 (un analemme).

 

 

-L'orbite géostationnaire est un cas particulier du l'orbite goésynchrone : le satellite se déplace à la même vitesse que la Terre, et se situe sur le plan de l'équateur. Le satellite reste ainsi au dessus de la même zone de la surface de la Terre.

 

 

 

 

 

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