La libration

C'est une oscillation apparente de la lune vue de la terre. Ceci est dû au baricentre Terre-lune.

La rotation de la lune autour de son axe reste stable

Mais, en réalité l'orbite de la lune autour de la terre n' est pas un cercle mais une ellipse, une sorte d'ovale (et dans le cas présent, très peu différente d'un cercle). Selon la première loi de Kepler sur les mouvements planétaires, la distance terre - lune augmente puis diminue légèrement. Et de par la seconde loi de Kepler la lune est plus rapide si elle est plus proche de la terre et ralentie quand elles en est loin.

De même que l'axe de rotation de la terre est incliné de (90° -23,5°) par rapport à la direction soleil terre celui de la lune est incliné d'environ (90° -6,5°) de la ligne moyenne lune - terre. 

Une troisième libration intervient parce que la taille de la terre n'est pas négligeable : pendant la période de visibilité journalière de la lune - douze heures environ -, la rotation de la terre déplace un observateur d'un diamètre entier de terre (pour les observateurs à l'équateur), provoquant le glissement de la ligne d'observation et augmentant ainsi la surface observable. De même les observateurs situés dans l' hémisphère nord et dans l' hémisphère sud ont des vues légèrement différentes, ce qui permet encore aux astronomes de "tourner autour des bords", cela compte aussi comme une sorte de libration .  la distance lunaire de 60 rayons terrestres, un déplacement d'un rayon terrestre augmente l'angle d'environ un degré.

En supplément des mécanismes précédents, il y a aussi des "librations physiques", qui relèvent de mouvements d'oscillation et de pendule autour de la position d'équilibre de la lune, comme un de ces personnages de magasins de souvenirs dont la tête est rattachée à un ressort .

Les lunes dont la rotation est fixée sont dites synchrones, et présentent toujours la même face aux corps central. Elles sont très répandues dans le système solaire, spécialement pour les lunes proches des planètes. Les quatre satellites galiléens de Jupiter sont synchrones : Io, Europe, Ganymede, Callisto, tous découverts par Galilée. Les cinq lunes intérieures de Saturne le sont également De même que Iapet, plus distant. Et aussi la mystérieuse lune à moitié éclairée et à moitié obscure qui, dans le livre d'Arthur Clark, "l'Odyssée de l'Espace", en 2001, permettait le passage d'un monde à l'autre.

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