Lune rousse et Lune de sang : l'atmosphère terrestre en cause

Éclipse lunaire donnant une Lune rougeâtre — **Éclipse de Lune** : la limite de l'ombre est nette à l'œil nu, mais elle l'est beaucoup moins lorsqu'elle est vue dans un télescope comme ici. La Lune rousse ou lune de sang est une lune qui reflète les rayons de lumière du Soleil traversant l'atmosphère terrestre.
Source image : F. Aedo, F. Durán/ESO/VLT (nouvelle fenêtre)

Résumé scientifique

L'article d'Astronoo explique pourquoi la Lune prend une teinte rouge lors de certaines éclipses lunaires et de la Lune rousse. Il détaille les mécanismes optiques en jeu : réfraction, diffusion de Rayleigh et absorption atmosphérique. La lumière solaire traversant l'atmosphère terrestre perd ses composantes bleues et violettes, tandis que les rayons rouges et orangés sont déviés vers la Lune. Les conditions atmosphériques, les poussières volcaniques ou désertiques modulent l'intensité et la teinte observées. L'article présente aussi la magnitude de Danjon, les différences entre éclipses totales et partielles, ainsi que les interprétations culturelles et historiques de ce phénomène.

Pourquoi la Lune devient-elle rouge lors d'une éclipse lunaire ?

Cet article répond à une question simple en apparence : pourquoi la Lune devient rouge lors de certaines éclipses lunaires et de la Lune rousse ? La réponse tient à un subtil mélange de géométrie céleste et d'optique atmosphérique. Lors d'une éclipse lunaire, la Terre s'interpose entre le Soleil et la Lune. La Lune entre alors dans le cône d'ombre terrestre. Pourtant, elle ne disparaît pas complètement : une partie de la lumière solaire traverse l'atmosphère terrestre, y subit la réfraction, la diffusion de Rayleigh et l'absorption par les aérosols. Les longueurs d'onde courtes, bleues et violettes, sont fortement diffusées et absorbées, tandis que les longueurs d'onde longues, rouges et orangées, sont moins déviées et atteignent la surface lunaire. La Lune renvoie alors vers la Terre une lumière rougeâtre, parfois cuivrée ou brunâtre. La teinte exacte dépend de la transparence de l'atmosphère, de la présence de poussières, de cendres volcaniques ou de polluants. L'article décrit aussi la magnitude de Danjon, les éclipses partielles, les variations d'éclat et les interprétations culturelles de la Lune de sang.

À découvrir aussi

Poursuivez votre exploration de l'Univers avec ces sujets :

Origine de la Lune rousse et de la Lune de sang

Alignement céleste et ombre terrestre

Une éclipse lunaire se produit lorsque la Terre se place exactement entre le Soleil et la Lune, de sorte que le cône d’ombre terrestre intercepte la trajectoire de la Lune. Ce phénomène n’est possible que lorsque les trois astres sont parfaitement alignés sur le plan de l’écliptique, c’est-à-dire lors d’une pleine Lune. La Lune rousse ou Lune de sang résulte d’un effet combiné de géométrie et d’optique : bien que la Lune soit plongée dans l’ombre de la Terre, elle reste faiblement éclairée par la lumière solaire réfractée et diffusée à travers l’atmosphère terrestre.

Diffusion sélective et filtration atmosphérique

Cette lumière n’est pas blanche mais rougeoyante, car les rayons rouges, de plus grande longueur d’onde, sont moins déviés et moins absorbés par la diffusion de Rayleigh (diffusion de la lumière par les molécules de l’air et les petites particules). Les photons bleus et violets, fortement diffusés dans toutes les directions, sont majoritairement perdus avant d’atteindre la Lune. Ainsi, seule la composante rouge-orangée de la lumière solaire traverse les couches atmosphériques à faible angle, formant un halo lumineux autour de la Terre qui éclaire la surface lunaire.

La diffusion de Rayleigh

La diffusion de Rayleigh est beaucoup plus forte pour les courtes longueurs d’onde. L’intensité diffusée varie approximativement comme \(1/\lambda^4\). Autrement dit, plus la longueur d’onde est courte, plus le photon est diffusé efficacement. Pour le bleu (environ 450 nm) et le rouge (environ 650 nm), le rapport est : \((650/450)^4 \approx 4,4\).

Les photons bleus et violets, fortement diffusés dans toutes les directions, sont majoritairement détournés de leur trajectoire initiale avant d’atteindre la Lune. Il repart dans une direction quelconque. La probabilité qu’un photon diffusé se retrouve précisément dirigé vers la Lune est donc extrêmement faible. Il est « perdu » pour le faisceau qui atteint la Lune, même s’il continue d’exister ailleurs, par exemple en contribuant à la couleur bleue du ciel.

Influence des conditions atmosphériques

La teinte observée dépend fortement des conditions atmosphériques terrestres au moment de l’éclipse. Une atmosphère chargée de particules volcaniques, de poussières désertiques ou de polluants anthropiques accentue l’absorption des courtes longueurs d’onde et intensifie la coloration rouge sombre, parfois jusqu’au brun foncé. Au contraire, une atmosphère claire et sèche donne une Lune plus lumineuse, aux tons orangés. On peut estimer la transparence atmosphérique à partir de la magnitude de Danjon, une échelle empirique allant de L = 0 (Lune invisible, totalement sombre) à L = 4 (Lune brillante, cuivrée et bien visible).

Symbolisme historique et interprétation culturelle

Depuis l’Antiquité, la Lune de sang fascine les civilisations : dans de nombreuses cultures, elle était perçue comme un présage d’événements extraordinaires. Les Babyloniens y voyaient un signe royal, tandis que les Chinois interprétaient sa teinte rouge comme un déséquilibre cosmique. Aujourd’hui, ce phénomène est compris à la lumière de la physique atmosphérique et de la mécanique céleste, mais conserve son pouvoir esthétique et symbolique.

Phénomènes optiques et astronomiques associés

Réfraction, absorption et spectre résiduel

Lors d’une éclipse totale, la lumière solaire subit plusieurs processus physiques avant d’atteindre la Lune : réfraction dans l’atmosphère terrestre, absorption par les aérosols et diffusion sélective des longueurs d’onde courtes. Le spectre lumineux atteignant la surface lunaire est donc dominé par les composantes rouges et orangées, expliquant l’apparence surnommée Lune de sang. La teinte exacte dépend de la distribution des particules et du profil de densité de l’atmosphère traversée par les rayons solaires tangentiels à la Terre.

Éclipses partielles et variations d’éclat

Les éclipses partielles ne présentent pas toujours ce phénomène car seule une partie de la Lune entre dans l’ombre de la Terre. La portion restée dans la pénombre conserve une lueur argentée due à la lumière solaire directe. Ces différences d’éclat et de teinte permettent d’étudier la structure du cône d’ombre terrestre et d’évaluer, de manière indirecte, la clarté de l’atmosphère à l’échelle planétaire.

Caractéristiques typiques des Lunes rouges lors d’éclipses

Le tableau suivant synthétise les principales caractéristiques observées lors des éclipses lunaires donnant une teinte rouge à la Lune.

Caractéristiques typiques des Lunes rouges lors d’éclipses
Caractéristique	Valeur typique	Commentaire
Teinte	Rouge à brunâtre	Varie selon la concentration de poussières et de cendres dans l’atmosphère
Durée d’une éclipse totale	~1 à 2 min	Temps pendant lequel la Lune traverse entièrement l’ombre de la Terre
Phase lunaire	Pleine Lune	Une éclipse lunaire totale ne peut se produire que durant la pleine Lune
Angle d’incidence solaire	Variable	Influence la répartition de la lumière réfractée sur la surface lunaire

Références

FAQ : Tout savoir sur la Lune rouge et les éclipses lunaires

Qu’est-ce qu’une éclipse lunaire ?

Une éclipse lunaire se produit lorsque la Terre s’interpose entre le Soleil et la Lune. La Lune entre alors dans le cône d’ombre ou de pénombre de la Terre. Lors d’une éclipse totale, la Lune est entièrement plongée dans l’ombre terrestre, mais elle reste faiblement éclairée par la lumière réfractée par l’atmosphère.

Pourquoi la Lune devient-elle rouge lors d’une éclipse ?

La lumière solaire qui traverse l’atmosphère terrestre subit la diffusion de Rayleigh et l’absorption par les aérosols. Les courtes longueurs d’onde, bleues et violettes, sont dispersées, tandis que les grandes longueurs d’onde, rouges et orangées, atteignent la Lune. C’est cette lumière rougeâtre qui donne à la Lune sa teinte de Lune de sang.

Quelle est la différence entre la Lune rousse et la Lune de sang ?

La Lune rousse désigne traditionnellement la pleine Lune d’avril, dont la teinte rougie est liée aux conditions atmosphériques de printemps. La Lune de sang désigne plutôt la teinte rouge prise par la Lune lors d’une éclipse lunaire totale. Les deux phénomènes impliquent une diffusion atmosphérique, mais leurs causes astronomiques diffèrent.

Pourquoi toutes les pleines Lunes ne donnent-elles pas une éclipse ?

Une éclipse lunaire ne se produit que si la Lune est alignée avec la Terre et le Soleil sur le plan de l’écliptique. L’orbite lunaire est inclinée d’environ 5 degrés, donc l’alignement parfait est rare. C’est pourquoi les éclipses lunaires ne se produisent pas à chaque pleine Lune.

Qu’est-ce que l’échelle de Danjon ?

L’échelle de Danjon est une échelle empirique de 0 à 4 qui décrit la luminosité et la teinte de la Lune pendant une éclipse totale. L = 0 correspond à une Lune presque invisible, tandis que L = 4 correspond à une Lune cuivrée et très lumineuse. Elle dépend de la transparence de l’atmosphère terrestre.

Peut-on prévoir la couleur exacte d’une Lune de sang ?

La couleur exacte dépend des conditions atmosphériques au moment de l’éclipse : poussières, cendres volcaniques, incendies ou polluants. Les astronomes peuvent prévoir la géométrie de l’éclipse, mais la teinte finale reste difficile à prédire avec précision. La magnitude de Danjon permet toutefois de classer l’apparence observée. Une atmosphère chargée donne souvent une teinte plus sombre et brunâtre.

🏠