1. MOUVEMENT APPARENT DU CIEL ÉTOILÉ. Thème : L

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Document élève 1
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Objectifs : Etudier les différents mouvements célestes et préparer quelques observations
L’observation des mouvements célestes date de l’aube de l’humanité.
De ces observations sont nés divers calendriers tous liés à la périodicité de certains de ces mouvements.
Pour bien comprendre ce TP, il faut avoir à l’esprit que, pendant de nombreux siècles, l’observation de
ces mouvements a fait croire à l’homme qu’il était au centre de l’Univers !
1. MOUVEMENT APPARENT DU CIEL ÉTOILÉ.
ACTIVITÉ 1 : Observer les positions des étoiles à intervalle d’une heure.
Une nuit sans nuages, choisissez et pointez une étoile faisant partie d’une constellation, de
préférence dans la direction du Nord, comme, par exemple, une étoile de la constellation de la
Grande Ourse (sauf l’étoile polaire).
Sinon, de jour, s’il est présent, pointez le Soleil avec toutes les précautions nécessaires !
Repérez bien l’étoile ou le Soleil (qui est aussi une étoile !) et dessinez sa position dans le
référentiel terrestre en prenant un arbre, un poteau ou un bâtiment comme point de repère.
Recommencez l’expérience une heure plus tard. En attendant, passez à l’activité suivante.
1. En revenant à cette activité une heure plus tard, indiquez dans le cadre ci-dessous vos
observations.
2. Le déplacement observé peut-il être dû à un mouvement propre des étoiles ?
Peut-on être certain de la réponse apportée par cette seule observation ?
Remarque :
Les observations peuvent éventuellement se faire avec Stellarium
Physique – Chimie
Thème : L’Univers
UTILISER DES TECHNIQUES
D’ENREGISTREMENT POUR COMPRENDRE
LA NATURE DES MOUVEMENTS OBSERVÉS
DANS LE SYSTEME SOLAIRE.
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ACTIVITÉ 2 : Photo des étoiles circumpolaires avec un long temps de pose
Il est possible de réaliser une photo comme celle-ci-dessus en utilisant un appareil réflex monté sur
un pied.
Orientez votre appareil vers le Nord. Réglez l’ouverture du diaphragme au minimum (F :22) et le
temps de pose sur 10 minutes au moins pour obtenir ces jolis arcs de cercle colorés.
1. A quoi correspondent les arcs de cercle obtenus ?
2. Sont-ils tous de la même couleur ? Pourquoi ?
3. Une étoile semble ne pas bouger : de quelle étoile s’agit-il ?
4. Où se trouve précisément cette étoile par rapport à la Terre ? Interpréter alors le nom qu’on lui
attribue.
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5. Comment peut-on expliquer que cette étoile soit située au centre des arcs de cercle ?
GALILÉE, au XVIIème siècle, pense qu’il est possible que la Terre tourne sur elle-même.
Lisez le texte suivant, extrait de son « Dialogue sur les deux systèmes du Monde » (1632), où il
propose une expérience qui consiste à lâcher une pierre du somment du mât d’un navire.
Les deux interlocuteurs sont SALVIATI et SIMPLICIO.
SALVIATI : (…) Vous dites : quand le navire est à l’arrêt, la pierre tombe au pied du mât, et, quand
elle tombe loin du mât, on en conclut que le navire est en mouvement ; comme ce qui arrive sur le
navire doit également arriver sur la Terre, dès lors que la pierre tombe au pied de la tour, on en
conclut nécessairement que le globe terrestre est immobile. C’est bien là votre raisonnement, n’est-
ce pas ?
SIMPLICIO : C’est très précisément cela, et votre résumé en facilite beaucoup la compréhension.
SALVIATI : Dites-moi maintenant : si la pierre abandonnée au sommet du mât quand le navire
avance à grande vitesse tombait précisément au même endroit du navire que lorsqu’il est à l’arrêt,
comment ces chutes vous serviraient-elles à décider si le vaisseau est à l’arrêt ou en mouvement ?
SIMPLICIO : Je ne pourrais rien en faire (…)
SALVIATI : Très bien. Avez-vous jamais fait l’expérience du navire ? (…) La pierre tombe au
même endroit du navire, que celui-ci soit à l’arrêt ou avance à n’importe quelle vitesse.
6. GALILÉE montre t-il par cette expérience que la Terre tourne sur elle-même ?
7. Pourriez-vous imaginer une méthode pour retrouver le temps de pose utilisé par le photographe
pour réaliser cette photographie ?
Un mouvement de la Terre, imperceptible à l’échelle d’une vie humaine, a pourtant été découvert
par HIPPARQUE, astronome grec de l’Antiquité. Il s’agit de la précession des équinoxes.
8. Faites une petite recherche que vous détaillerez ci-dessous pour expliquer ce mouvement très
lent de la Terre
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L’axe de rotation de la Terre décrit le cercle dessiné en un peu moins de 26000 ans
9. Pensez-vous que l’étoile située sur l’axe de rotation de la Terre, a toujours été celle que nous
appelons actuellement « l’étoile polaire »?
Cela change t-il quelque chose concernant l’observation des mouvements célestes ?
Pour aller plus loin : Reproduction de la trajectoire apparente du Soleil
Doc.5. Le dispositif expérimental
Se munir d’un grand saladier transparent plutôt bombé comme celui de la photo.
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Le fixer sur une planche sur laquelle on a matérialisé son centre, par une gommette par exemple.
Ce centre représente la position de l'observateur O.
De là, tracer les différents points cardinaux à angles droits les uns des autres.
Poser ce matériel sur une table bien horizontale en veillant à ce que rien ne bouge au cours de la
journée et l’orienter correctement selon le Nord par exemple.
Toutes les heures ou plus régulièrement si vous le pouvez, coller une gommette qui représente la
position apparente du Soleil pour l'observateur O.
Pour cela, une méthode simple consiste à préparer un carton percé d'un trou légèrement plus grand
que les gommettes. On place le carton contre la partie bombée du saladier pour que la lumière du
Soleil passant par le trou vienne éclairer le centre O.
On peut alors coller la gommette, sur laquelle on aura auparavant noté l'heure, à l’emplacement
occupé par le trou du carton.
Si on effectue ce relevé à différentes saisons, on remarque que la hauteur du Soleil au dessus de
l'horizon varie.
Cela permet aussi de montrer que le lever du Soleil n’a lieu réellement à l’Est qu’aux équinoxes.
2. MOUVEMENT DES PLANÈTES.
Depuis l’Antiquité, l’homme a su distinguer les planètes des étoiles : le mot planète vient du grec
signifiant « astre errant », par opposition aux étoiles qui, elles, apparaissent immobiles sur la voûte
céleste.
ACTIVITÉ 1 : Etude de la prochaine rétrogradation de Mars (2011-2012)
Variante 1 :
Vous voulez assister à la prochaine rétrogradation de Mars ?
Il va falloir vous coucher tard, disons vers minuit, entre décembre 2011 et juin 2012 !
En fait, ce mouvement est très long à observer donc il ne sera pas nécessaire de vous lever tous les
jours… Une photo par semaine serait déjà un exploit exceptionnel !
Vous êtes impatient ? Vous voulez déjà un aperçu ?
C’est possible à l’aide du logiciel de planétarium gratuit « Stellarium » (www.stellarium.org/fr)
A l’aide du bouton (menu de gauche), déterminer le lieu d’observation.
A l’aide du bouton , déterminez la date et l’heure d’observation : 1er décembre 2011 à 0h00.
A l’aide du bouton , recherchez une étoile de la constellation du Lion : Regulus
Centrer l’observation sur cette étoile, à l’aide du bouton (menu du bas).
Cette étoile servira de point de repère. La planète Mars se trouve à proximité : elle sera juste en train
de se lever sur la première image.
En maintenant en cliquant sur le jour, vous pouvez avancer la date d’observation d’une unité, tout
en restant à la même heure d’observation. Laisser défiler le temps jusqu’au 1er juin 2012.
1. Déterminez la période au cours de laquelle Mars se décale toujours vers la gauche par rapport à
Regulus.
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