Astronomie

Les éléments de base

  • Les étoiles : Ce sont les objets les plus nombreux que l'on puisse voir à l'œil nu le soir lorsque l'on regarde le ciel. Ce sont des astres actifs constitués principalement de gaz en fusion qui brûlent à des températures très élevées. L'étoile que l'on connaît le mieux : c'est notre Soleil. Nous voyons toutes les étoiles du ciel tourner pendant la nuit, ce n'est pas parce qu'elles bougent, car les étoiles peuvent être considérées comme immobiles à notre échelle, mais c'est parce que la Terre tourne sur elle-même en 24H. On voit un ciel différent tout au long de l'année à cause de la rotation de la Terre autour du soleil en un an.


  • Les étoiles de la constellation de la grande ourse


  • Le soleil : C'est une étoile comme les autres. C'est lui qui éclaire la Terre et qui fait le jour et la nuit. Ce n'est pas une étoile plus brillante que les autres, mais il est très proche de nous par rapport aux autres, c'est pourquoi il éclaire nettement plus notre planète. Pendant le jour il est tellement brillant qu'il nous empêche de voir les autres étoiles du ciel.

  • Les constellations : Les hommes ont regroupé les étoiles en constellations pour permettre de se retrouver facilement dans le ciel. Cette séparation du ciel a été faite dans l'antiquité on y retrouve des figures comme des dieux, des animaux... Mais on peut interpréter le ciel différemment : Ainsi, par exemple, la Grande Ourse est souvent appelée aujourd'hui la "grande casserole".


  • La constellation de la Grande Ourse

  • Les constellations du zodiaque : Les constellations du zodiaque sont des constellations particulières : elles se situent dans une bande du ciel où passent le soleil, la lune et les planètes du système solaire. Elles sont aussi connues grâce à l'astrologie et les fameux signes du zodiaque : on considère que c'est l'époque d'une constellation (le lion, la vierge...) lorsque le soleil se situe dans cette région du ciel. En astrologie ces constellations sont au nombre de 12, mais en réalité il y en a 13 dans le ciel : ceci est une des preuves de l'absurdité de l'astrologie.

  • La constellation du Lion

  • Les planètes : Vu de la terre, ces objets paraissent à peu près comme les étoiles mais en réalité ce sont des objets totalement différents. Ce sont des corps célestes (solides ou gazeux) qui, exactement comme notre planète (la Terre), ne brillent pas. Mais on peut tout de même voir des planètes dans notre jardin sans posséder de télescope : En effet elles paraissent exactement comme les étoiles (un point jaune) car elles sont éclairés par le soleil : comme la Terre elles ont des jours et des nuits. En réalité on peut voir une légère différence entre l'observation d'une étoile et d'une planète : la première scintillera légèrement plus que la seconde.
    Mais les planètes que nous pouvons observer à l'œil nu ne sont que des planètes du système solaire, il existe aussi d'autres planètes dans l'univers qui tournent autour d'autres étoiles que le soleil, et peut être y a t-il d'autres êtres vivants sur des planètes ressemblant à notre Terre.
  • Les satellites : Par définition, on dit que A est satellite de B lorsque A tourne autour de B, ainsi par exemple la Terre est un satellite du Soleil. Mais il existe aussi des satellites autour des planètes. Par exemple, la Lune est un satellite de la Terre. Les satellites des planètes sont des corps qui ne brillent pas, solide ou gazeux .

  • La Lune : C'est le satellite naturel de la Terre : c'est donc une grosse boule de roche qui tourne autour de la Terre. On peut l'observer très facilement et très souvent : elle a un aspect différent suivant le jour et l'heure à laquelle on l'observe. Elle fait le tour de la Terre en environ 29 jours et elle tourne aussi sur elle-même. La gravité fait qu'elle tourne sur elle-même à la même vitesse qu'autour de la Terre, c'est pourquoi on observe de la Lune toujours la même face.

  • Le Soleil, la Terre et la Lune


  • Les satellites artificiels :
  • Ce sont des satellites placés autour de la Terre par l'homme. Ils sont très nombreux, mais très petits par rapport au satellite naturel de la Terre, la Lune. Ils peuvent servir pour des communications téléphoniques, transmettre des chaînes de télévision, pour la recherche en astronomie...
  • Le système solaire : Il est constitué du Soleil et de tout ce qui tourne autour du soleil : c'est à dire principalement des 9 planètes du système solaire, dans l'ordre par rapport au Soleil : Mercure, Vénus, Terre, Mars, Jupiter (et ses fameux satellites), Saturne (et ses anneaux), Uranus, Neptune et Pluton. Les planètes peuvent être regroupées en deux catégories : les planètes, dites telluriques, sont celles qui sont les plus proches du soleil, il s'agit de Mercure, de Vénus, de Mars et de la Terre, elles sont constitué de roches. Saturne, Jupiter, Uranus et Neptune sont les planète gazeuses. Pluton est une planète un peu particulière, elle est très petite et très éloignée du soleil. Elle est constituée de roche, comme les planètes telluriques, cependant, certains scientifiques la classerai dans les astéroïdes.


  • Le système solaire

    Ce schéma n'est pas à l'échelle, le Soleil a une taille nettement plus importante que les autres astres. Les distances des planètes les plus éloignées seraient aussi nettement plus grandes si l'échelle était respectée, mais cela ne tiendrait pas sur l'écran.

  • Les astéroïdes : Ce sont aussi des éléments du système solaire mais ils sont nettement plus petits et beaucoup plus nombreux que les planètes. On sait à peu près où ils se trouvent dans le système solaire, mais il est difficile de prédire exactement où ils se situent. Ils sont essentiellement constitués de roche.

  • Les comètes : Elles font parties des éléments du système solaire : ce sont des morceaux de "glace sale" de petite taille (de l'ordre du kilomètre). on appelle glace sale un mélange d'eau et de poussières (morceaux de roche). Lorsqu'elles sont éloignées du soleil, les comètes sont totalement invisibles car elles sont très petites, mais à son approche, elles vont se réchauffer et la glace qui les compose va fondre, formant ainsi une grande quantité de liquide et de gaz qui éparpilleront ses poussières. On peut, à ce moment là, voir très facilement la comète car les deux éléments qui s'échappent (le gaz et la poussière) forment deux queues très visibles : une queue ionisée constituée de gaz et une queue de poussières. Ces deux queues apparaissent dans une direction opposée au soleil. Les comètes ont des mouvements prévisibles dans le système solaire, c'est pourquoi on peut souvent prévoir quand reviendra une comète. Mais de nouvelles comètes sont régulièrement découvertes.

  • Une comète

  • Les étoiles filantes : Une étoile filante n'a rien à voir avec une étoile, le nom est mal choisi, c'est un événement nettement plus proche de nous : Il s'agit de l'arrivée dans l'atmosphère terrestre d'un corps quelconque : Il peut s'agir d'un bout de caillou que l'on n'avait jamais aperçu auparavant ou d'un reste de comète, ou encore d'un reste d'un satellite artificiel (lors de la chute de Mir de magnifiques étoiles filantes ont pu être observées). En arrivant dans l'atmosphère ce morceau de caillou va brûler en raison de la vitesse très importante avec laquelle il arrive et c'est pourquoi on pourra observer une traînée blanche. Le plus souvent, elles sont les restes des queues de poussière d'une comète, c'est la raison pour laquelle on peut prévoir des moments dans l'année où l'on verra un peu plus d'étoiles filantes (au mois d'août par exemple).

  • Les météorites : Les météorites sont les restes des étoiles filantes qui ne se sont pas entièrement consummée, lors de leur pénétration dans l'atmosphère terrestre. En général les morceaux sont très petits, on les appelle des micrométéorites il en arrive une grande quantité sur la Terre mais elles sont très difficiles à récupérer car elles sont mélangées aux poussières terrestres. Pour trouver des micrométéorites : les scientifiques vont aux pôles car elles sont plus faciles à repérer sur la glace. Parfois il nous arrive des morceaux beaucoup plus gros, mais c'est très rare... Au début de l'existence de la terre certains bolides ont formé de gros cratères sur la surface terrestre, ce serait l'une des explications de la disparition des dinosaures; une météorite aurait percutée la terre créant ainsi un gigantesque nuage de poussière qui decima toute les populations terriennes.

  • Les galaxies : Les galaxies sont des éléments beaucoup plus grands que notre système solaire : Il s'agit du regroupement d'un nombre très important d'étoiles. On peut en voir dans notre ciel, mais il vaut mieux disposer de matériel astronomique pour en apercevoir. Seule la galaxie d'Andromède peut être vue à l'œil nu dans un lieu privé de toute pollution lumineuse. Les galaxies peuvent avoir différentes formes, mais en général elles sont très peu épaisses avec une forme de spirale comme le montre le schéma suivant :

  • Une galaxie spirale

  • La voie lactée : C'est le nom qui est donné à notre galaxie, c'est à dire celle où se trouve notre étoile, le Soleil. Il n'en n'est pas le centre, il est ordinaire, comme toute celles qui la composent.
    Toutes les étoiles que l'on peut voir à l'œil nu en regardant le ciel sont des étoiles de notre galaxie. Si on habite une zone peu éclairée, on peut voir dans le ciel une sorte de traînée dans le ciel qui apparaît beaucoup plus blanche que le reste du ciel : ce sont toujours des étoiles de notre galaxie, mais cette fois-ci, vues par la tranche. C'est en raison de cette traînée blanche qu'on appelle notre galaxie la voie lactée.

  • Les amas de galaxies : De la même manière dont les étoiles se regroupent en galaxies, celles-ci se regoupent à leur tour en amas de galaxies. Il ne faut pas espérer voir d'amas de galaxies à l'œil nu.

  • Les trous noirs : C'est une des manières pour une étoile de finir sa vie. Après diverses réactions nucléaires compliquées, on obtient un trou noir. C'est un élément qui a une très forte densité : il attire tout ce qui est près de lui et même la lumière, c'est pourquoi on ne peut pas le voir, bien qu'il soit rempli d'une multitude de matières.

  • Les naines blanches : C'est une autre manière de mourir pour une étoile : c'est une toute petite étoile peu lumineuse.

  • Les novae et les supernovae : C'est une grande explosion sur une étoile (en général juste avant sa mort en trou noir ou en naine blanche), on voit alors dans le ciel très bien cette étoile qui apparaît en quelques jours et qui n'est pas prévu par les scientifiques. C'est un événement qui est rarement visible à l'œil nu.
  • Les mouvements célestes

  • Les mouvements de la Terre : La Terre tourne autour du soleil en environ 365 jours (C'est la définition que l'homme a donnée à une année). Comme nous pouvons le voir sur le schéma ci-dessous : la Terre est légèrement inclinée par rapport à son plan de rotation : ceci a une conséquence importante sur la Terre : Les saisons.
    Lors du Solstice de décembre : l'hémisphère Nord est plus éloigné du soleil que l'hémisphère Sud : C'est donc l'hiver au Nord et l'été a Sud : Les nuits au Nord sont très longues alors qu'au contraire au Sud elles sont très courtes.
    Lors du Solstice de juin, le phénomène est inverse : c'est l'hiver dans l'hémisphère Sud et l'été dans l'hémisphère Nord.
    Sur Terre, il y a des conséquences sur le climat mais il y a aussi des conséquences visibles pour celui qui pratique l'astronomie :
    Nous avons vu que vu de la Terre les planètes, la Lune et le Soleil se trouvent toujours dans une même bande du ciel où se trouvent aussi les constellations du zodiaque. Pendant l'hiver : cette zone est très basse dans le ciel (le soleil sera donc très loin du zénith), Pendant l'été cette zone est très haute dans le ciel.


  • Les saisons

    Ce schéma n'est pas à l'échelle : le Soleil devrait être nettement plus gros que la Terre et la distance Terre Soleil beaucoup plus importante par rapport à la dimension de la Terre.
  • Les mouvements de la lune : La lune tourne autour de la Terre en environ 29 jours. Elle tourne aussi sur elle-même avec la même période de rotation. Ceci n'est pas un hasard : c'est dû au fait que la lune possède un coté légèrement plus lourd que l'autre car elle n'est pas parfaitement sphérique, le côté le plus lourd est donc toujours plus attiré par la Terre. Ceci a pour conséquence que vu de la Terre, nous voyons toujours la même face de la Terre
    Mais la Lune n'a pas toujours le même aspect car nous la voyons avec des formes différentes suivant un cycle de 29 jours qui dépend de sa position par rapport à la position du soleil, comme le montre le schéma ci-dessous.
    La lune évolue de la Nouvelle Lune (en bas) vers la Pleine Lune (en haut) en passant par des phases de lune gibbeuse et la phase de premier quartier (à droite). Puis elle passe de la Pleine Lune à la Nouvelle Lune en passant par des phases de lune gibbeuse et la phase de Dernier Quartier (à gauche).



  • Les phases de la Lune
  • L'éclipse de lune : Cet événement arrive lorsque le Soleil, la Terre et la Lune sont alignées, comme on le voit sur le schéma suivant. Etant donné la configuration, nous devrions voir la Pleine Lune, mais il y a passage dans l'ombre de la Terre.
    Lorsque la Lune est entièrement dans la zone d'ombre, les terriens qui regardent la Lune ne la voient pas alors qu'il devrait y avoir pleine Lune : il y a éclipse totale de Lune.
    Lorsque la Lune est partiellement dans la zone d'ombre, sur Terre, on ne voit qu'une partie de Lune, il y a éclipse partielle de Lune
    Au même moment, certains terriens peuvent voir une éclipse totale pendant que d'autres voient une éclipse partielle.
    Lorsque la Lune est dans la zone de pénombre, les hommes sur la Terre ne voient quasiment pas de différence dans l'aspect de la Lune. Mais si il y avait des spectateurs sur la Lune, ceux-ci pourraient voir une éclipse partielle de Terre. Dans la zone d'ombre, les luniens verraient une éclipse totale de Terre.

  • On pourrait croire en voyant le schéma, qu'il devrait y avoir une éclipse de Lune à chaque Pleine Lune, en réalité ce n'est pas le cas, car bien que le Soleil, la Terre et la Lune tournent quasiment dans le même plan, ils ne tournent pas exactement dans le même plan. C'est pourquoi en général, la Lune passe à côté du cône d'ombre de la Terre.


    Eclipse de Lune
  • L'éclipse de soleil : Il y a une éclipse de Soleil dans une configuration de Nouvelle Lune, c'est à dire lorsque la Lune passe entre le Soleil et la Terre.
    Les personnes situées sur Terre dans la zone d'ombre ne voient plus le soleil en pleine journée, car la Lune l'éclipse complètement : Il y a éclipse totale de Soleil.
    Les personnes situées dans la zone de pénombre voient une éclipse partielle de Soleil.
    On remarque qu'en raison des tailles respectives de la Lune et de la Terre, lors d'une éclipse de Lune, beaucoup de terriens voit le spectacle, alors que lors d'une éclipse de soleil seulement peu de privilégiés peuvent le voir. C'est ce qui rend l'éclipse de soleil un événement si extraordinaire.

  • Eclipse de Soleil
  • Les mouvements des planètes : Les planètes du système solaire comme la Terre tournent autour du Soleil. Nous allons ici nous intéresser au mouvement des planètes par rapport à la Terre.
    Si on observe le Soleil, la Lune ou les étoiles et qu'on les regarde de jour en jour, ils suivent un mouvement linéaire, par contre les planètes suivent un mouvement plus compliqué.
    En effet, la Terre et les planètes tournent autour du Soleil dans le même sens mais pas à la même vitesse. Le schéma suivant l'explique clairement avec comme exemple la Terre et la Lune :



  • Exemple de positions de la Terre et de Vénus

    Un observateur qui suivrait l'évolution de la planète Vénus de jour en jour pourrait donc noter les positions suivantes suivant le jour où il observe :

    Exemple de ce que voit un observateur qui observe Vénus de jour en jour

    En réalité en observant une planète, on verra de la même façon qu'avec la Lune des croissants de planètes suivant la position relative de la planète, de la Terre et du Soleil. Mais à l'œil nu on ne verra qu'à peine la différence.
  • Les conjonctions : On parle de conjonction lorsque vu de la Terre deux planètes ou une planète et un autre astre (la Lune par exemple) se trouvent apparemment très proche l'un de l'autre. En réalité, ils se trouvent très loin, mais un observateur terrestre les voit très proche l'un de l'autre.
  • Le vocabulaire particulier

  • La Magnitude : la Magnitude est la mesure de la luminosité d'un astre, elle est d'autant plus faible (voire même négative) que l'objet est lumineux. On différentie deux sortes de magnitude : la magnitude réelle et la magnitude apparente.
    La magnitude réelle représente la luminosité réelle des objets, c'est à dire si on pouvait tous les observer à la même distance.
    La magnitude apparente représente la luminosité des objets depuis la Terre. Ainsi par exemple : Le Soleil est une petite étoile, sa luminosité réelle est faible par rapport aux autres étoiles (et donc sa magnitude importante), mais sa luminosité apparente est pour nous très importante car le Soleil est très proche de nous.

    Des exemples de magnitude pour des objets connus :
    Le Soleil : -26
    La Pleine Lune : -12.7
    L'étoile la plus brillante du ciel : Sirius : environ -1 (des planètes peuvent être plus lumineuses)
    L'étoile Polaire : +2.1
    A l'œil nu, on peut voir en pleine campagne les étoiles jusqu'à la magnitude 6, mais en ville, on ne peut voir que jusqu'à la magnitude 3 environ.
  • L'écliptique : Il s'agit d'un cercle, que l'on peut tracer sur la voûte céleste, qui représente le trajet apparent du soleil en une journée. Ce cercle bouge légèrement tout au long de l'année. (Il est plus haut en été et plus bas en hiver. C'est autour de l'écliptique que se trouvent les constellations du zodiaque et que vont se trouver aussi la Lune et les planètes du système solaire, car tous tournent environ dans le même plan. Par contre cela ne correspond pas à l'équateur céleste (projection de l'équateur terrestre) comme le montre le schéma suivant, il y a une inclinaison d'environ 30°.


  • L'écliptique
  • Les coordonnées d'un objet céleste : On repère un objet céleste par deux données : l'ascension droite et la déclinaison. On parle de coordonnées équatoriales.
  • L'ascension droite : Cette coordonnée est analogue à la longitude pour des coordonnées terrestres. Elle correspond donc à l'angle entre un point de référence (qui correspond à Greenwich sur Terre), le point vernal et la position de l'astre projeté sur l'équateur


  • La déclinaison : Cela correspond à la latitude pour des coordonnées terrestres. Il s'agit de l'angle entre la direction d'un astre et le plan de l'équateur.

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