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Evaluer la hauteur des reliefs lunaires
Pour l'amateur dont l'observation de la Lune constitue l'activité favorite, suivre l'évolution du terminateur sur la surface lunaire, rechercher les pics, les dômes, les failles profondes ou les vallées étroites, reste une activité exaltante, mais il demeure un paramètre important qu'il ne peut apprécier de visu, c'est l'élévation réelle des reliefs lunaires. Voici une procédure pour évaluer cette hauteur. Considérons un pic isolé situé par exemple près du terminateur et projetant une ombre bien nette, le Soleil se situant à droite. En mesurant l'angle de phase θ au terminateur (la colongitude) et la longueur L de l'ombre projetée exprimée en secondes d'arc, nous pouvons en déduire la hauteur H du pic. Pour rappel, la formule générale extraite de la trigonométrie est H = tg θ, qu'il faut adapter à la Lune.
avec, L, la longueur apparente de l'ombre portée (en secondes d'arc sélénographiques) θ, la colongitude (angle de phase au terminateur, voir les almanachs d'astronomie ou les atlas lunaires) 1738, le rayon de la Lune en km k, un facteur de conversion radian/sec d'arc égal à 4.8x10-6 Exemple: Au premier quartier, la lune est âgée de 7.1 j et la colongitude θ = 0°. La longueur de l'ombre projetée par le Mont Caucases est estimée 150". Qquelle est la hauteur de ce pic ?
Ce pic s'élève à 1250 m au-dessus de la surface lunaire. Complémentaire de cette étude, on peut également mesurer l'épaisseur de la couche de régolite Mesure de l'épaisseur du régolite Si on connait l'angle de pente d'une dépression - un trou, un cratère ou une fracture -, on peut calculer l'épaisseur du régolite composé de poussière et de fragments de roches. C'est une méthode qui a fait ses preuves sur Terre pour l'étude des couches enneigées, notamment en Islande, et en planétologie, pour mesurer l'épaisseur du régolite sur la Lune, les astéroïdes (Gaspra, Ida, Eros et Cérès) et sur Phobos, ainsi que sur Mars et Encélade pour mesurer l'épaisseur de la couche de neige. Le schéma suivant explique comment calculer l'épaisseur du régolite (débris ou neige) :
Document E. S. Martin et al. (2023) adapté de D.Wyrick et al. (2004) par l'auteur. Vu les moyens utilisés, cette méthode est à la limite des capacités des instruments amateurs, mais cela vaut la peine d'essayer de l'utiliser sur les grands cratères ou certaines vallées proches du terminateur. Selon le LPI, en moyenne le régolite lunaire mesure 4 à 5 m d'épaisseur dans les mers et ~10 à 15 m d'épaisseur dans les montagnes. Il atteint également plusieurs mètres d'épaisseur sur les pentes des cratères (cf. L.Li et J.F. Mustard, 2005).
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