La lune au secours d'einstein
Dans l'histoire de la théorie de la gravitation de Newton, la Lune tenait le rôle principal. Trois siècles plus tard, elle fait un retour remarqué sur le devant de la scène de la physique fondamentale. Grâce à des réflecteurs laser déposés sur le sol lunaire, des instruments mesurent depuis vingt-cinq ans la distance entre la Terre et la Lune avec une précision extraordinaire, aujourd'hui inférieure au centimètre. L'un des principaux acteurs de cette histoire contemporaine raconte...

En 1665, Isaac Newton se livre à un petit calcul d'ordre de grandeur : il compare « la force nécessaire pour maintenir la Lune sur son orbite » à « la force de gravité à la surface de la Terre » , autrement dit celle qui fait tomber la pomme de l'arbre. Selon ses propres termes, la comparaison aboutit à un résultat « joliment approchant »( 1) . Il faudra toutefois attendre vingt-deux ans pour que cet embryon de calcul se métamorphose en la célèbre loi de la gravitation universelle. Très vite, la Lune est de nouveau mise à contribution pour soumettre la jeune théorie newtonienne à l'épreuve des observations.

La loi de la gravitation est-elle capable d'expliquer les irrégularités dans le mouvement angulaire de la Lune, ce qu'on appelle les inégalités lunaires ? Les astronomes avaient observé que, contrairement aux mouvements des planètes, les lois de Kepler* ne suffisaient pas pour rendre compte du mouvement de notre satellite. Le grand axe de l'orbite elliptique de la Lune est ainsi animé d'un mouvement de précession*, d'une période de neuf ans, qui ne rentre pas dans le cadre keplerien. Par ailleurs, les observations astronomiques de l'époque avaient gagné en précision sur celles du maître de Kepler, Tycho Brahe. Elles révélaient des irrégularités périodiques supplémentaires dans les positions de la Lune. Il fallait parvenir à en rendre compte. Newton cherche à comprendre les détails du mouvement lunaire en considérant les perturbations induites