Qu'est-ce que la lumière cendrée de la Lune ?

Quand la Lune se présente sous la forme d’un croissant plus ou moins marqué, sa partie dans l’ombre n’est pas noire mais grise : c’est la lumière cendrée. Pourquoi ce phénomène ?

Photo de la Lune en gros plan, avec un croissant en bas à droite et la lumière sendrée sur le reste du globe où on distingue les mers et océans lunaires comme des zones plus sombres. — **La lumière cendrée de la Lune est un phénomène très esthétique à observer et à photographier.** Image : David De Cuevas/Concours photo Stelvision

Vous avez sans doute déjà fait cette observation au crépuscule ou au petit matin. Lorsque la Lune a l’aspect d’un croissant, sa zone non éclairée n’est pas totalement noire mais d’un gris plus ou moins clair. C’est la lumière cendrée.

Quelle est l’origine de la lumière cendrée ?

La lumière cendrée de la Lune est le fruit d’une double réflexion de la lumière du Soleil. Les rayons lumineux de notre étoile se reflètent d’abord sur la Terre, qui en renvoie une partie vers la Lune. Une partie de ces rayons réfléchis sont alors renvoyés par la face sombre de la Lune en direction de la Terre. En parvenant à nos yeux, ils constituent la lumière cendrée.

Illustration avec à gauche un disque représentant le Soleil, des flèches jaunes qui en partent et qui représentent ses rayons. Une partie de ces rayons frappe un disque à droite représentant la Terre et une autre flèche plus petite représente les rayons réfléchis par la Terre qui partent en direction de la Lune (troisième disque en haut à gauche de la Terre). Une troisième flèche montre que la face noire (non éclairée) de la Lune renvoie un peu de cette lumière vers la Terre. — Principe de la lumière cendrée de la Lune. Les rayons lumineux du Soleil sont reflétés par la Terre (a), qui en renvoie une partie vers la Lune (b). Une partie de ces rayons réfléchis sont alors renvoyés par la face non éclairée de la Lune en direction de la Terre (c). Cliquez pour agrandir.

Lumière cendrée et clair de Terre

C’est donc le clair de Terre qui illumine la surface sombre de la Lune et génère la lumière cendrée, à l’identique du clair de Lune qui éclaire nos paysages nocturnes terrestres. Mais comme la Terre est plus grosse que la Lune, le clair de Terre est bien plus lumineux ! Plus exactement, la surface éclairée de la Terre est 13,5 fois plus grande que celle de la Lune.

**La sonde d’exploration japonaise Kaguya a photographié ce magnifique clair de Terre au-dessus de la surface lunaire.** Crédit : JAXA-NHK

Le saviez-vous ?
Depuis un endroit donné de la Lune, le clair de Terre se trouve toujours au même endroit dans le ciel, car la Lune présente toujours la même face à la Terre.

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Quand observer la lumière cendrée ?

La lumière cendrée est présente tout au long du cycle lunaire sauf à la pleine lune. Mais compte tenu de son faible éclat, on ne la perçoit visuellement que si sa surface est plus grande ou égale à la surface éclairée. On peut donc l’observer dès que la Lune est en fin croissant après la nouvelle lune et jusqu’au premier quartier (positions 2, 3 et 4 ci-dessous). Elle réapparaît ensuite au dernier quartier et reste visible jusqu’au plus fin croissant avant la nouvelle lune (positions 10, 11 et 12 ci-dessous).

Illustration montrant la Terre au centre, la Lune tout autour sur son orbite ronde, à différentes dates de sa lunaison, et les rayons solaires qui arrivent depuis le haut du schéma. Sur chaque disque lunaire est représenté la zone éclairée en banc, la zone d'ombre en noir et la zone de lumière cendrée en gris. — La lumière cendrée est présente durant presque tout le cycle lunaire de 29,5 jours. Mais c’est quand la Lune est en croissant ou en quartier qu’on la perçoit visuellement (positions 2, 3, 4 et 10, 11, 12). Et c’est autour de la nouvelle lune qu’elle est la plus facile à voir et la plus esthétique (positions 2 et 12). Cliquez pour agrandir.

Plus le croissant est fin et plus la lumière cendrée est intense. D’abord parce que l’éblouissement par la zone éclairée est moindre. Mais aussi parce que le clair de Terre est d’autant plus grand que le croissant de Lune est fin. D’ailleurs, c’est à la nouvelle lune que la lumière cendrée est la plus forte, mais à ce moment notre satellite est noyé dans la lumière du Soleil et donc impossible à observer.

Série de douze globes lunaire et terrestre mis en vis à vis. Pour chque duo, on voit voit la forme du clair de Lune et celui du clair de Terre, qui sont exactement inverses. — Aspects de la Lune vue depuis la Terre et inversement. Pour un instant donné, la portion éclairée de la Terre est l’exact inverse de la portion éclairée de la Lune. La numérotation correspond aux positions Terre-Lune dans l’illustration précédente. Cliquez pour agrandir.

Au final, il faut retenir que c’est du deuxième au cinquième jour et du vingt-cinquième au vingt-huitième jour du cycle lunaire que la lumière cendrée est la plus spectaculaire, lorsque la Lune est en fin croissant.

Quelles sont les meilleures conditions pour observer la lumière cendrée ?

La lumière cendrée est plus aisément observable lorsque le crépuscule ou l’aurore sont courts. Aux latitudes de la France métropolitaine, elle s’observe donc mieux au printemps et à l’automne. Près de l’équateur en revanche, les crépuscules étant brefs toute l’année, la lumière cendrée se repère facilement tout au long de l’année.

Côté météo, les plus belles lumières cendrées sont visibles lorsque l’atmosphère est bien transparente (ciel lavé par une pluie, aucun voile de nuages). Et si la Lune se trouve près d’une planète brillante comme Jupiter ou Vénus, le spectacle s’en trouve magnifié !

Photo de la Lune en fin croissant avec la lumière cendrée à gauche de l'image, et à droite l'étincelante planète Vénus. Un fin voile nuageux est visible en bas à gauche, sur un fond de ciel bleu nuit. — Voir la Lune parée de la lumière cendrée à proximité d’une planète brillante est souvent une observation fascinante ! Ici, c’est Vénus qui se trouvait près de notre satellite le 14 octobre 2020. Image : Louis Rouxel/Concours photo Stelvision

La lumière cendrée s’admire facilement à l’œil nu mais est aussi splendide dans une paire de jumelles ou dans un télescope. Lorsque l’atmosphère est transparente et le croissant encore fin, il est assez facile d’y distinguer à l’œil nu les principales mers et océans lunaires sous la forme de zones plus sombres. Aux instruments, cette observation est encore plus fascinante !

Faits et anecdotes au sujet de la lumière cendrée

L’éclat de la lumière cendrée varie en fonction de plusieurs facteurs :
– la surface du clair de Terre ;
– la nature du clair de Terre (les terres renvoient plus de lumière que les océans) ;
– la quantité de nuages ou de neige sur le clair de Terre (le blanc a un très fort pouvoir réfléchissant).
Dans une moindre mesure, la zone où se trouve la lumière cendrée sur la Lune (le quartier gauche est plus sombre que le quartier droit) et la distance Terre-Lune ont aussi une influence.

La lumière cendrée brille entre 5 800 et 33 200 fois moins que la pleine lune.

Les anglophones utilisent l’expression la vieille lune est dans les bras de la nouvelle lune pour désigner la lumière cendrée du soir qui se niche dans le fin croissant. Et très logiquement, ils parlent de la nouvelle lune dans les bras de la vieille lune pour désigner la lumière cendrée visible le matin.

Pour la petite histoire…
C’est Léonard de Vinci qui a eu le premier la bonne intuition pour expliquer l’origine de la lumière cendrée, au début du 16^e siècle. Il explique sa théorie mettant en cause la lumière du Soleil dans le Codex Leicester (du nom de son acquéreur le Comte de Leicester qui en fit l’acquisition en 1717). Mais l’explication proposée n’est que partiellement exacte, car le célèbre italien croyait que la lumière solaire est réfléchie par des océans présents à la surface de la Lune. Or, on sait désormais qu’il n’y a pas d’eau liquide sur notre satellite.