L'orbite de la Lune est distinctement elliptique, d'une excentricité moyenne de 0,0549. Cette forme non circulaire provoque une variation de la vitesse angulaire et de la taille apparente de la Lune pour un observateur terrestre.
On sait que la Lune, par exemple, ne suit pas un cercle parfait dans son mouvement autour de la Terre : son orbite est elliptique (c'est une sorte de cercle allongé).
La Lune tourne autour de la Terre dans un mouvement d'ouest en est. Elle effectue un tour complet autour de la Terre avec une période de 27,32 jours. Cette période est appelée révolution sidérale. Au cours de sa révolution autour de la Terre, on ne voit pas sous un même angle la partie éclairée de la Lune.
Les mouvements de la lune. La Lune se déplace autour de la Terre selon une orbite dont le plan est très proche de celui de l'écliptique du Soleil. Elle tourne également sur elle-même dans le même temps qu'elle décrit son orbite autour de la Terre ce qui explique qu'elle nous présente toujours la même face.
La trajectoire de la lumière
Dans le vide la lumière se propage toujours de manière rectiligne (en suivant une droite) c'est pourquoi on représente son trajet par un rayon lumineux (une droite comportant une flèche).
Sa trajectoire s'effectue en premier dans le vide (l'espace), puis dans notre atmosphère (l'air). La lumière se propage de façon rectiligne (en ligne droite). Pour modéliser son trajet, on représente un rayon lumineux.
Observée dans un référentiel géocentrique, la Lune tourne autour de la Terre sur une trajectoire quasi-circulaire. Elle présente un aspect qui varie au cours de cette rotation (phases). La Lune tourne également sur elle-même et présente toujours la même face à la Terre.
La Lune est pleine quand le Soleil et la Lune se trouvent de part et d'autre de la Terre : elle apparaît comme un disque lumineux. Pour un observateur terrestre, lorsque la Lune tourne autour de la Terre, la surface visible (illuminée par le Soleil) diminue (Lune décroissante) jusqu'à ce qu'elle disparaisse totalement.
Elle tourne autour d'elle en 27,3 jours à une distance moyenne de 384 000 kilomètres. La Lune tourne aussi sur elle-même en 27,3 jours. A cause de cette égalité entre rotation et révolution, la Lune présente toujours la même face à la Terre. »
Donc la vitesse de la Lune par rapport au Soleil varie entre 103% et 97% de la vitesse de la Terre par rapport au Soleil. En particulier, comme la vitesse de la Lune autour du Soleil n'est jamais négative, il n'y a pas de mouvement de rétrogradation de la Lune dans le référentiel du Soleil.
En fait, comme tout objet du système solaire, la surface de la Lune reçoit la lumière du Soleil. Et elle en réfléchit une partie. Cela se fait dans toutes les directions, donc notamment vers la Terre. Il nous arrive une toute petite fraction des rayons de départ, mais c'est suffisant pour éclairer nos nuits.
Tous les 29,5 jours environ, la lune effectue un cycle complet appelé la lunaison. Au cours de ce cycle de 29 jours, 12 heures et 44 minutes, le satellite naturel de la Terre passe par huit phases différentes : Nouvelle lune.
A la nouvelle Lune, la Lune est entre le Soleil et la Terre, on ne voit pas sa face éclairée qui est tournée vers le Soleil. On ne peut pas l'observer, sauf durant une éclipse de Soleil où on la voit passer devant le Soleil.
Vues depuis le pôle céleste nord, la Lune orbite autour de la Terre dans le sens trigonométrique, la Terre orbite autour du Soleil également dans ce sens, et la Lune et la Terre tournent autour de leur axe également dans le sens trigonométrique.
Aux latitudes nord moyennes (Europe, Amérique du Nord, Asie) la Lune se lève à l'est avec son côté nord-est (Mare Crisium) en haut, elle atteint son point culminant au sud avec son nord en haut, et se couche à l'ouest avec son côté nord-ouest (Mare Imbrium) en haut.
Tout comme la Terre tourne autour du Soleil, la Lune tourne autour de la Terre. Et vue de l'espace, elle a le même sens de rotation, c'est-à-dire qu'elle tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. D'ailleurs, ce constat vaut pour toutes les planètes du système solaire.
La loi de la gravitation de Newton permet de montrer que Terre et la Lune tournent autour du centre de gravité du système. Or la Lune étant beaucoup moins massive que sa planète (1,23%) ce centre de gravité est très proche du centre de la Terre. D'où le fait que la Lune tourne autour de la Terre et non l'inverse.
La datation de la croûte lunaire la plus ancienne donne un âge de 4,36 milliards d'années, contre un âge d'environ 4,52 milliards d'années pour la Terre. Ceci implique que la Lune se serait formée environ 210 millions d'années après le début du système solaire.
Elle tourne autour du Soleil (en un an) et autour d'elle-même (en 24 heures), ce qui crée un beau ballet astronomique. Parfois, la Terre s'interpose entre le Soleil et la Lune et cache la lumière à cette dernière.
C'est un effet de la latitude par rapport à son plan de rotation autour de la Terre. Comme son croissant correspond à sa partie éclairée par le Soleil, il est à peu près horizontal à l'équateur et plus vertical dans les régions où la trajectoire frôle l'horizon. »
La Lune effectue une orbite complète autour de la Terre par rapport aux étoiles fixes environ une fois tous les 27,3 jours — sa période de révolution ou période sidérale.
En d'autres termes, la Lune tourne sur elle-même et, exactement dans le même temps, autour de la Terre.
La raison est simple : la Lune met autant de temps à tourner sur elle-même (rotation) qu'elle met à tourner autour de la Terre (révolution), un peu plus de 27 jours. On parle de rotation synchrone. A mesure qu'elle se déplace dans le ciel, la Lune pivote pour dérober à notre regard sa face mystérieuse.
Autour du Soleil, les planètes décrivent des orbites plus ou moins circulaires à une vitesse quasiment constante. En simplifiant, on peut dire que leur mouvement est circulaire et uniforme. La plupart des planètes ont aussi un mouvement de rotation uniforme sur elles-mêmes.
La Lune a une trajectoire circulaire autour de la Terre (référentiel géocentrique).