Pourquoi Vénus et Mercure ont-elles des phases ?
Vénus et Mercure peuvent apparaître sous forme de fins croissants, à moitié éclairées, gibbeuses ou presque pleines — de manière étonnamment similaire à notre Lune. La raison se trouve directement dans la géométrie de leurs orbites.
Une planète, de nombreux aspects.
La moitié d’une planète est toujours éclairée par le Soleil. Ce qui change, c’est la fraction de cet hémisphère éclairé tournée vers la Terre. Comme Vénus et Mercure orbitent à l’intérieur de l’orbite terrestre, nous pouvons les voir sous une très large gamme d’angles Soleil–planète–Terre.
Croissant
Lorsqu’une planète inférieure se trouve globalement entre la Terre et le Soleil, la majeure partie de son hémisphère éclairé est tournée à l’opposé de nous, ne laissant visible depuis la Terre qu’un croissant.
Quartier
Dans une configuration orbitale intermédiaire, environ la moitié du disque visible peut être éclairée, produisant une phase rappelant un quartier de Lune.
Gibbeuse et presque pleine
Lorsque la planète se trouve de l’autre côté du Soleil, nous voyons une bien plus grande partie de son hémisphère éclairé. Elle devient gibbeuse et peut approcher une phase presque pleine.
Déplacez Vénus autour du Soleil
Déplacez le curseur pour faire évoluer Vénus sur une orbite simplifiée. Observez comment sa phase change lorsque la géométrie d’observation depuis la Terre évolue.
Position orbitale
Ce schéma est volontairement simplifié : les orbites sont vues de face afin que la géométrie des phases soit facile à comprendre.
Pourquoi Vénus en croissant paraît-elle plus grande ?
Vénus présente un phénomène particulièrement frappant au télescope : sa taille apparente et sa fraction éclairée évoluent en sens opposés.
Grand croissant
Dans la partie de son orbite la plus proche de la Terre, Vénus est beaucoup plus près de nous. Son disque apparent devient plus grand, mais seule une petite fraction de sa face éclairée est tournée vers la Terre.
Petite Vénus gibbeuse
De l’autre côté du Soleil, Vénus est beaucoup plus éloignée. Nous voyons davantage de son hémisphère éclairé, mais son diamètre apparent est nettement plus petit.
Mars, Jupiter et Saturne ont-elles des phases ?
Oui — mais la géométrie est différente.
Mars
Mars peut présenter une phase gibbeuse bien visible car son orbite est relativement proche de celle de la Terre. Depuis la Terre, elle n’apparaît jamais sous la forme d’un fin croissant.
Jupiter et Saturne
Depuis la Terre, ces planètes restent presque entièrement éclairées. Leurs variations de phase sont beaucoup plus subtiles que celles de Vénus ou de Mercure.
Uranus et Neptune
Leur grande distance fait que, vues depuis ces planètes, la Terre et le Soleil apparaissent presque dans la même direction ; leurs disques visibles sont donc pratiquement pleins.
Galilée et les phases de Vénus
En 1610, Galilée observa que Vénus présentait une large gamme de phases. Cette observation fut cruciale car elle montrait que Vénus tourne autour du Soleil.
La séquence complète des phases était incompatible avec le modèle ptoléméen simple dans lequel Vénus restait toujours entre la Terre et le Soleil. Ces observations devinrent donc un argument important en faveur d’un système planétaire centré sur le Soleil.
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