Les phases de Mars

Phase pleine et gibbeuse de la planète Mars
Photos prise par le télescope spatial Hubble, à gauche lors d’une opposition (l’hémisphère éclairé est entièrement visible) et à droite lors d’un phase gibbeuse. La photo de droite semble floue en raison d’une tempête de dimension planétaire. Crédit photo: Nasa

Mars éclairée par le Soleil

Mars est un astre sphérique par conséquent la lumière qu’elle reçoit du Soleil n’éclaire qu’une moitié de la planète:

  • L’hémisphère éclairé est tourné vers le Soleil, il y fait jour.
  • L’autre hémisphère, tourné vers l’extérieur du système solaire, est plongé dans l’obscurité et connaît la nuit martienne.

En raison de la rotation de la planète chaque point de la surface passe périodiquement de l’ombre à la zone éclairée et comme sur Terre se succèdent les jours et les nuits.

L’origine des phases de Mars

Depuis la Terre, l’hémisphère éclairé de Mars n’est entièrement visible que lors d’une opposition (alignement Soleil-Terre-Mars) ou lors d’une conjonction (alignement Soleil-Terre-Mars), le reste du temps seule une partie de cet hémisphère nous fait face. Lorsque l’angle entre les directions Soleil-Terre et Soleil-Mars s’accroît la portion visible diminue. La situation de Mars est comparable à celle de la Lune dont la face éclairée n’est pas toujours visible dans sa totalité pour un observateur terrestre. Mars, tout comme la Lune, connaît des phases différentes au cours de sa révolution autour du Soleil, elle est « pleine » lors de chaque opposition ou conjonction et présente une phase gibbeuse le reste du temps.

Cependant, le cycle des phases de Mars diffère de celui de la Lune par plusieurs points:

  • Sa périodicité est plus longue que celle du cycle lunaire (une lunaison se réalise sur une période d’environ 29,5 jours) puisque la révolution de Mars autour du Soleil est plus longue que celle de Lune autour de la Terre.
  • La partie visible reste toujours majoritaire (toujours au moins 85%) car les variations d’angles restent limitées, par conséquent les phases de Mars sont toujours gibbeuse (plus de la moitié de la face éclairée est visible) et il n’est jamais possible de voir de croissant martien. 

    Explictation géométrique des phases de Mars
    Explication géométrique des phase de Mars observées depuis la Terre. Sur la figure 31 S, correspond au Soleil, D est la Terre , M la planète Mars, le segment [hi] délimite l’hémisphère orienté face à la terre dont seule la partie non hachurée est visible. La figure 33 représente dans Mars vue depuis la Terre dans selon cette configuration Schéma extrait du livre « Celestial scenery », Dick Thomas (1838)

L’influence des phases sur l’observation de Mars

Depuis la Terre les croissants de mars ne sont pas visibles à l’oeil nu mais ont une légère influence sur son éclat. Si Mars est plus lumineuse lors d’une opposition, ce n’est pas seulement en raison de la distance minimale qui la sépare de la Terre mais aussi car sa face éclairée est orientée vers nous.

La découverte des phases

Ces phases ne sont pas visibles à l’oeil car Mars est trop éloignée pour que nous puissions distinguer son disque, il est donc nécessaire d’utiliser des instruments d’observation. Après la révolution copernicienne et sa description héliocentrique du système solaire (plaçant le Soleil au centre) les astronomes s’attendaient à ce que chaque planète présente des phases. Galilée est le premier qui pointe une lunette astronomique vers le ciel nocturne, il réalise une série d’observations parmi lesquelles figurent Venus et Mars. Ses observations permettent clairement de confirmer l’existence des phases de Venus mais il n’arrive pas à distinguer celle de Mars en raison des performances insuffisantes de sa lunette, cependant dans une lettre datée de 1610 il affirment toujours soutenir leur existence. En 1636 l’astronome italien Francisco Fontana affirme déceler une forme légèrement « concave » de Mars et des observations ultérieures en 1638 lui permettent d’identifier sans ambiguïté une phase gibbeuse.

Source: « Mars from myth and mystery to recent discoveries » par Markus Hotakainen, éditions Springer

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