COURS D`ASTRONOMIE POUR CRPE TROISIÈME PARTIE Les

Astronomie pour CRPE Jean-Michel ROLANDO
COURS D’ASTRONOMIE POUR CRPE
TROISIÈME PARTIE
Jean-Michel ROLANDO (Site de Bonneville)
Les phases de la Lune
La Lune reçoit la lumière du Soleil. Une moitié de sa surface est éclairée, l’autre est dans
l’ombre. La partie éclairée prend différentes formes selon la position depuis laquelle on
l’observe : ce sont ces formes qu’on appelle les phases.
La durée du cycle de la Lune (par exemple celle qui sépare deux nouvelles lunes successives)
est appelée lunaison et vaut environ 29,5 j. La lunaison correspond approximativement à la
durée de la révolution de la Lune autour de la Terre.
Ce n’est qu’une approximation, car pendant que la Lune tourne autour de la Terre, celle-ci effectue
simultanément sa révolution autour du Soleil. La compréhension fine de cette composition de mouvement n’est
pas utile dans le cadre de ce concours. On peut cependant retenir que la durée de la révolution de la Lune autour
de la Terre (environ 27,3 j) n’est pas exactement égale à la durée de la lunaison.

Astronomie pour CRPE Jean-Michel ROLANDO
Les éclipses
Éclipse de Soleil
• Une éclipse se Soleil se produit lorsque la Lune s’intercale exactement entre la Terre et le
Soleil. Une zone d’ombre se forme sur la Terre, c’est l’ombre portée de la Lune. C’est un
phénomène très rare car l’ombre portée de la Lune sur la Terre est très peu étendue (de l’ordre
de la centaine de km). Une éclipse de Soleil impose un alignement Soleil, Lune, Terre (dans
cet ordre) ce qui ne peut se produire qu'au moment d'une nouvelle lune.
• L’interprétation est la suivante.
Éclipse de Lune
• Lors d'une telle éclipse, la Lune passe dans l'ombre de la Terre. Si la totalité de la Lune
passe dans l'ombre, l'éclipse est totale ; si une partie seulement de la Lune passe dans l'ombre,
l'éclipse est partielle. NB : si l’on observe de l’hémisphère nord, la Lune se déplace de I vers
L.
Terre Partie éclairée
Pénombre (en fait il y a
un dégradé lumineux
progressif)
Ombre
I
J
K
L
Ces rayons délimitent trois zones sur Terre.
• Aucun rayon solaire ne parvient à l'intérieur de
la zone JK. La surface terrestre correspondant
(calotte sphérique) est à l'ombre. Pour cette zone,
l'éclipse est totale. (Voir figure)
• La zône IJ et KL correspond sur Terre à une
couronne sphérique. Chaque point de cette zone
reçoit des rayons provenant d'une partie
seulement du Soleil. C'est une zone de
pénombre. L'éclipse est partielle.
• En dehors de ces zones, les rayons reçus
proviennent de la totalité du Soleil. Il n'y a pas
d'éclipse.
A
B
I
J
K
L
Soleil
Terre
Lune
• Un observateur terrestre
peut assister à deux sortes
d’éclipses : une éclipse
totale (la Lune masque
totalement le disque solaire)
ou une éclipse partielle (la
Lune masque partiellement
le disque solaire).
Des rayons lumineux sont émis de
tous les points de la surface
solaire. Intéressons-nous à deux
points particuliers : A et B.
En A sont émis une infinité de
rayons. Nous avons construit deux
d'entre eux : AJ et AL.
En B sont émis une infinité de
rayons. Nous avons construit deux
d'entre eux : BI et BK.

Astronomie pour CRPE Jean-Michel ROLANDO
• Interprétation
De I à J et de K à L sont représentés des zones de pénombre (dans ces zones ne parviennent
qu’une partie des rayons issus du Soleil : c’est l’éclipse de pénombre peu spectaculaire). De J
à K se situe la zone d'ombre.
• Une éclipse de Lune impose un alignement Soleil, Terre, Lune (dans cet ordre) ce qui ne
peut se produire qu'au moment d'une pleine lune.
Le système solaire et l’Univers
Le système solaire
• La Terre est l’une des 8 planètes du système solaire (voir tableau ci-après).
• Récemment, une définition plus scientifique du terme « planète » a abouti à exclure Pluton
de la famille des planètes. Trop petite, elle fait partie des planètes naines au même titre que
d’autres astres récemment découverts.
• Attention à une idée reçue : Vénus, souvent appelée étoile du berger, n’est pas une étoile
mais bel et bien une planète...
• Chaque planète effectue une révolution autour du Soleil sur une trajectoire qui, en toute
rigueur, est elliptique, mais qu’il convient le plus souvent d’assimiler à un cercle centré sur le
Soleil. Il est utile de les connaître, et de savoir les classer selon le rayon de leur orbite. Il est
également utile de savoir que les 4 premières planètes (Mercure, Vénus, Terre et Mars) sont
plus petites que les 4 suivantes qu’on appelle parfois planètes géantes (Jupiter, Saturne,
Uranus, Neptune).
• En plus du mouvement de révolution autour du Soleil, chaque planète effectue une rotation
propre sur elle-même.
• La durée d’une rotation (respectivement d’une révolution) est appelée période de rotation
(respectivement de révolution).
• En physique, un mouvement ne se conçoit qu’en indiquant le référentiel dans lequel on repère ses
caractéristiques. Les données fournies ici s’entendent dans un référentiel lié aux étoiles.
• Entre l’orbite de Mars et celle de Jupiter, on trouve une région de l’espace où gravitent un grand nombre
d’astres très petits appelés astéroïdes. C’est ce qu’on appelle la couronne d’astéroïdes.
• Pluton a un satellite, Charon, qui est presque aussi gros qu’elle. On parle parfois du couple Pluton- Charon.
• Bien au-delà de l’orbite de Pluton, gravitent les comètes. Sous les perturbations engendrées par les forces de
gravitation exercées par les étoiles (même lointaines), il arrive qu’une comète quitte son orbite. Elle peut alors
s’échapper du système solaire (elle restera alors inconnue...). Elle peut aussi s’approcher du Soleil, faire un
passage à proximité de celui-ci, puis quitter le système solaire. Elle peut enfin s’installer sur une orbite très
excentrée et repasser périodiquement autour du Soleil où elle devient parfois visible depuis la Terre ( comète de
Haley). Les comètes sont essentiellement constituées de matières volatiles qui s’évaporent à chaque passage au
voisinage du Soleil.

Astronomie pour CRPE Jean-Michel ROLANDO
Les distances en astronomie
Le kilomètre (km) n’est pas toujours une unité adaptée compte tenu des distances
astronomiques. On utilise :
• L’unité astronomique (U.A.) : rayon moyen de l’orbite terrestre. 1 U.A. = 150 000 000 km
• L’année-lumière (A.L.) : distance parcourue par la lumière en un an. Sachant que la lumière
se propage à 300 000 km/s, il est facile de calculer la valeur d’une A.L. : distance parcourue =
vitesse (en km/s) x durée (en s) = 300 000 x (365,25 x 24 x 3 600) Ainsi, 1 A.L. = 9,5 x 1012
km
Quelques données
Pour fixer les idées...
Mercure
Vénus
Terre
Mars
Jupiter
Saturne
Uranus
Neptune
Pluton
(Planète
naine)
Rayon (en
km)
2440
6050
6380
3400
71400
60000
26140
24300
1000
(mal
connu)
Période de
rotation
59 j
243 j
23h56
24h37
9h50
10h14
17h12
17h48
6h24
Rayon moyen
de l’orbite
(en U.A.)
0,387
0,723
1
1,52
5,2
9,54
19,2
30,1
39,4
Période de
révolution
88 j
225 j
365,25 j
1,88 a
11,9 a
29,5 a
84 a
165 a
287 a
À connaître
• Les valeurs en gras du tableau ci-dessus.
• La durée du parcours de la lumière entre la Terre et le Soleil (8 min).
• L’ordre de grandeur du rayon du Soleil : Rs = 109 x Rt = 700 000 km
• Le rayon de l’orbite de la Lune : 380 000 km
Les étoiles
• Les étoiles, dont le Soleil est un exemple, sont des astres qui émettent leur propre lumière du
fait de leur température très élevée (en surface, celle du Soleil est de 6 000°C).
• Elles sont le siège de réactions de fusion nucléaire au cours desquelles des noyaux d’hydrogène fusionnent
pour former des noyaux d’hélium.
• D’un point de vue énergétique, on dira qu’une étoile possède de l’énergie nucléaire.
• Les étoiles (excepté le Soleil) sont toutes très éloignées de notre système solaire. La plus
proche (Proxima du Centaure) se situe à environ 4 A.L. du Soleil. Toutes les étoiles que nous
voyons depuis la Terre au cours d’une nuit dégagée se trouvent à des distances qui vont d’une
dizaine d’A.L. à plusieurs centaines.
• A l’échelle de quelques millénaires, ces étoiles sont fixes les unes par rapport aux autres (ce
qui n’est pas vrai à l’échelle du million d’années).
• Au cours de la nuit, les étoiles se déplacent d’un mouvement d’ensemble dû à la rotation de
la
Terre sur elle-même. Seule l’étoile Polaire reste à peu près immobile, car elle est située
presque
exactement dans le prolongement de l’axe de rotation de la Terre. C’est pour cette raison
qu’elle indique le Nord.

Astronomie pour CRPE Jean-Michel ROLANDO
• Attention à une idée reçue : l’étoile Polaire n’est pas une étoile très brillante.
Les galaxies
• Dans l’immensité de l’Univers, les étoiles ne sont pas réparties uniformément. Elles se
regroupent par centaines de milliards dans certaines régions de l’espace. Ces regroupements
forment les galaxies.
• La galaxie à laquelle appartient le Soleil (notre Galaxie1) est appelée la Voie lactée. Elle
comporte 200 milliards d’étoiles réparties dans un volume ayant sensiblement la forme d’une
« double soucoupe » d’environ 100 000 A.L. de diamètre. Elle tourne sur elle-même, plus vite
au centre qu’à la périphérie où est le Soleil. À titre indicatif, ce dernier met environ 200
millions d’années pour effectuer sa révolution autour du centre de la Galaxie.
• Il y a des milliards de galaxies connues dans l’Univers. Les deux plus proches de la nôtre
sont les nuages de Magellan (visibles à l’œil nu depuis l’hémisphère sud) et la galaxie
d’Andromède (visible à l’œil nu depuis l’hémisphère nord, pour qui connaît la ciel...) située à
2,2 millions d’A.L.
• Il n’y a pas d’astres entre les galaxies.
1 - Le terme s’écrit avec une majuscule lorsqu’il s’agit de la nôtre.
Représentation schématique de notre Galaxie telle qu’on
la verrait de l’extérieur. Les parties blanches représentent
les zones à forte densité d’étoiles.
Photo de la galaxie d’Andromède. À cette distance,
on ne distingue pas les étoiles individuellement.