La Lune est l'unique satellite naturel de la Terre et le cinquième plus grand satellite du système solaire avec un diamètre de 3 474 km. La distance moyenne séparant la Terre de la Lune est de 384 400 km (soit un peu plus d'une seconde-lumière), c'est-à-dire environ trente fois le diamètre terrestre. La Lune s'éloigne de 3,8 centimètres par an de la Terre. Avec celle-ci, la Lune est à ce jour le seul astre que lHomme ait pu explorer en personne. Le premier être humain à y avoir marché est l'astronaute Neil Armstrong le 21 juillet 1969 à 2 h 56 UTC, lors de la mission Apollo 11. Depuis, douze hommes ont foulé le sol de la Lune, tous membres du programme Apollo. Le retour de l'homme sur la Lune est prévu par plusieurs nations aux alentours de 2020-2030.
Le demi grand axe entre la Lune et la Terre est de 384 402 km. Le diamètre moyen de la Lune est de 3 474 km. La force quexerce la Terre sur la Lune5 est denviron 1,95×1020 Newton.
Dans la représentation la plus simple, on peut dire que la Lune a une orbite elliptique autour du centre de la Terre (conformément aux lois de Kepler),
qui lui-même tourne autour du Soleil. Pour être plus précis, on peut résoudre le problème à deux corps,
ce qui permet de montrer que la Terre et la Lune orbitent en fait autour du barycentre du système double, qui lui-même tourne autour du Soleil,
linfluence gravitationnelle perturbatrice du Soleil étant faible par rapport à leur interaction mutuelle6.
Comme ce dernier se trouve à lintérieur de la Terre, à environ 4 700 kilomètres de son centre,
le mouvement de la Terre est généralement décrit comme une « oscillation »,
et le système Terre-Lune est clairement un système planète-satellite et non une planète double.
La période de rotation de la Lune est la même que sa période orbitale et elle présente donc toujours le même hémisphère
(nommé donc « face visible de la Lune ») à un observateur terrestre (l'autre hémisphère est donc appelé « face cachée de la Lune »).
Cette rotation synchrone résulte des frottements quont entrainés les marées causées par la Terre à la Lune qui ont progressivement
amené la Lune à ralentir sa rotation sur elle-même, jusquà ce que la période de ce mouvement coïncide avec celle de la révolution de la Lune
autour de la Terre. Actuellement les effets de marée de la Lune sur la Terre ralentissent la rotation de cette dernière et provoquent un léger
éloignement des deux astres d'environ 3,8 cm par année. De fait, la Lune à sa création orbitait à une distance 15 fois moindre qu'aujourd'hui et la Terre
tournait alors sur elle-même en 6 heures7.
Le plan de lorbite lunaire est incliné de 5,145 396º par rapport à lécliptique.
Cette inclinaison peut varier car la Lune est plus liée à la Terre quau Soleil.
Le plan de rotation de la Lune subit une précession dune période de 6 793,5 jours (18,5996 années).
Cette précession est provoquée par la gravitation du Soleil et, dans une moindre mesure, par le bourrelet équatorial de la Terre.
Comme la Terre est elle-même inclinée de 23,45º par rapport à lécliptique,
linclinaison du plan orbital lunaire par rapport à léquateur terrestre varie entre 28,60º et 18,30º.
Enfin, linclinaison de la Terre varie de 0,002 56º de part et dautre de sa valeur moyenne,
ce quon appelle la nutation, mise en évidence pour la première fois par James Bradley en 1748 (Voir aussi Librations en latitude).
Lorigine de la Lune est au cur dun débat scientifique.
Plusieurs hypothèses sont évoquées, la capture dun astéroïde, la fission dune partie de la terre par lénergie centrifuge,
la co-accrétion de la matière originelle du système solaire. Étant donné linclinaison de lorbite lunaire,
il est peu probable que la Lune se soit formée en même temps que la Terre, ou que celle-ci ait capturé la Lune.
Lhypothèse la mieux acceptée est celle de limpact géant :
une collision entre la jeune Terre et Théia, un objet de la taille de Mars, aurait éjecté de la matière autour de la Terre,
qui aurait fini par former la Lune que nous connaissons aujourdhui. De nouvelles simulations publiées en août 2001 soutiennent cette hypothèse15.
Cet impact est estimé à 42 millions dannées après la naissance du système solaire, soit il y a 4,526 milliards dannées.
Elle est aussi corroborée par la comparaison entre la composition de la Lune et celle de la Terre :
on y retrouve les mêmes minéraux, mais dans des proportions différentes.
Ce sont les substances les plus légères qui auraient été éjectées le plus facilement de la Terre lors de limpact et que lon retrouve
en plus grande quantité sur la Lune. Le principal élément qui confirme cela est le 54Fe, en effet,
cet isotope du fer est présent sur Mars dans les mêmes proportions que le 57Fe, mais sur la Terre et la Lune,
il existe en quantité très faible. Seulement, pour quil puisse sévaporer,
il faut quil soit chauffé à plus de 2 000 °C pendant un temps important.
La principale thèse pour expliquer cet échauffement est la collision Terre/Lune.
À lexception de Mercure et Vénus, toutes les planètes du système solaire possèdent des satellites naturels qualifiés de lunes.
Jupiter et Saturne, de leur côté, en possèdent respectivement 63 et 60 de tailles et formes très variées. Dans les années 1970,
on connaissait 32 lunes dans le système solaire, on en distingue aujourdhui plus de 140.
Mercure
