sommaire du cours

Table des matières
I Où habitons-nous ? 1
1SurlaTerre 3
1.1 La Planète Bleue ................................... 3
Exercice 1 : l’orbite de la Terre ........................... 5
1.2 Les saisons ....................................... 7
1.3 L’apparition de la vie sur la Terre .......................... 7
1.4 La Lune ........................................ 8
1.5 La formation de la Lune ............................... 9
Exercice 2 : les phases de la Lune .......................... 10
Exercice 3 : le dessin d’observation ......................... 12
2...DansleSystèmeSolaire 15
2.1 Le Soleil ........................................ 15
Exercice 4 : les éclipses ................................ 18
2.2 Les planètes et leurs satellites ............................ 23
Exercice 5 : un astre errant ............................. 25
Exercice 6 : les syzygies ............................... 26
2.3 Les autres corps du Système Solaire ......................... 29
2.3.1 Les planètes naines .............................. 29
2.3.2 Les petits corps ................................ 29
2.4 La formation du Système Solaire et de la Terre ................... 36
2.5 L’harmonie du Système Solaire ........................... 36
Exercice 7 : le Système Solaire aux WC ....................... 38
3...PerdudanslaVoieLactée 40
4...Quelquepartdansl’Univers 42
5...Maisexiste-t-ild’autresUnivers? 45
5.1 Une question ancienne ................................ 45
5.2 Une question permise ................................. 45
5.3 Les hypothèses de Multivers ............................. 46
II Que rencontre-t-on dans l’Univers ? 48
Exercice 8 : promenons-nous dans le ciel ........................ 50
ii

TABLE DES MATIÈRES iii
6 Des étoiles 51
6.1 La lumière des étoiles ................................. 51
6.1.1 L’éclat des étoiles ............................... 51
6.1.2 La couleur des étoiles ............................. 52
Exercice 9 : la couleur des étoiles ...................... 53
6.2 Où se situent les étoiles ................................ 55
6.2.1 La distance des étoiles de notre galaxie ................... 55
6.2.2 La position des étoiles ............................ 55
Exercice 10 : la Carte du Ciel ........................ 56
Exercice 11 : le logiciel Stellarium ...................... 57
6.3 La vie d’une étoile .................................. 59
6.3.1 La naissance d’une étoile ........................... 59
6.3.2 La plus grande partie de la vie d’une étoile ................. 61
6.3.3 La vieillesse d’une étoile ........................... 61
6.3.4 La mort d’une étoile : naines blanches, étoiles à neutrons et trous noirs .61
6.3.5 La morale de la vie d’une étoile ....................... 65
Exercice 12 : astronomie gastronomique ....................... 67
6.4 Les étoiles variables .................................. 73
6.4.1 Mira Ceti et les vieilles étoiles ........................ 73
6.4.2 Les Céphéïdes ................................. 73
6.4.3 Les T-Tauri et les jeunes étoiles ....................... 73
6.5 Les étoiles multiples ................................. 73
6.6 Les systèmes planétaires ............................... 74
6.6.1 Techniques de recherche ........................... 75
6.6.2 Un disque de poussières autour de Pictoris ................ 76
6.6.3 La première Super-Terre : Corot7b ..................... 76
6.6.4 Trois planètes dans la zone d’habitabilité .................. 76
6.6.5 Une atmosphère autour d’une Super-Terre : GJ1214b ........... 77
6.6.6 La planète extrasolaire la plus proche : Alpha Centaure Bb ........ 77
6.6.7 Un bébé Système Solaire : "Eridani .................... 77
6.6.8 Nos voisins sur Polyphème .......................... 77
6.6.9 Sonder les planètes extrasolaires ....................... 78
6.7 Y a-t-il de la Vie ailleurs que sur la Terre ...................... 79
6.7.1 L’exo-biologie ................................. 79
6.7.2 La Vie ..................................... 80
6.7.3 La Vie extraterrestre au cours de l’histoire ................. 81
6.7.4 Les faits .................................... 82
6.7.5 Le nombre de civilisations dans notre Galaxie ............... 83
Exercice 13 : le calcul de Frank Drake .................... 84
6.7.6 Les candidats dans le Système Solaire .................... 85
6.7.7 Les planètes extrasolaires ........................... 85
6.7.8 La recherche de Vie extraterrestre ...................... 85
6.7.9 Ils les ont vu ! ! ! ................................ 87
6.8 Les constellations et la mythologie .......................... 91
6.8.1 Les aurores boréales ............................. 91

TABLE DES MATIÈRES iv
6.8.2 Histoire et nom des 88 constellations .................... 91
6.8.3 La Grande et la Petite Ourse ........................ 96
6.8.4 Persée et Andromède ............................. 98
6.8.5 Orion le chasseur ............................... 99
6.8.6 Le Cygne ................................... 99
6.8.7 Hercule ....................................100
6.8.8 La couronne d’Ariane .............................101
Exercice 14 : réinventer notre mythologie ..................103
Exercice 15 : le mythe de la fin du monde .................105
Exercice 16 : l’astrologie ...........................108
7 Les étoiles ... regroupées dans des galaxies 115
7.1 La morphologie des galaxies .............................116
7.2 L’évolution des galaxies ................................117
Exercice 17 : classification de galaxies ........................119
7.3 La Voie Lactée ....................................121
8Lesgalaxies...regroupéesdansdesamasetdessuperamasdegalaxies 132
8.1 Le Groupe Local ...................................132
8.2 La matière noire ....................................133
Exercice 18 : la matière noire au bout du fil ....................136
9Lesamasetsuperamasdegalaxies...formantl’Univers 137
9.1 La naissance de l’Univers ...............................137
9.1.1 L’expansion de l’Univers ...........................138
9.1.2 Le rayonnement primordial ..........................138
9.1.3 L’abondance de l’Hélium dans l’Univers ...................139
9.2 La vie de l’Univers ..................................139
9.3 Comment va finir notre Univers ? ..........................141
9.3.1 Expansion, stabilisation ou Big Crunch? ..................141
9.3.2 Les paramètres physiques ..........................141
III La recherche en astronomie 144
10 Balises historiques de l’Astronomie 145
10.1 L’Antiquité ......................................145
10.1.1 Les Mésopotamiens ..............................145
10.1.2 Les Chinois ..................................145
10.1.3 Les Indiens ..................................146
10.1.4 Les Grecs ...................................146
10.1.5 Les Européens .................................147
10.2 La Renaissance et la révolution ... ..........................147
10.2.1 Nicolas Copernic ...............................148
10.2.2 Giordano Bruno ................................148
10.2.3 Tycho Brahé .................................148

TABLE DES MATIÈRES v
10.2.4 Johannes Képler ...............................148
10.2.5 Hans Lippershey ...............................149
10.2.6 Galilée .....................................149
10.2.7 Isaac Newton .................................149
10.2.8 Edmund Halley ................................150
10.3 Mais encore brièvement... ...............................150
11 Nommer et cataloguer les Astres 152
11.1 Le nom des Astres selon l’UAI ............................152
11.2 Les catalogues astronomiques ............................155
11.2.1 Historique des catalogues ...........................155
11.2.2 Les catalogues modernes ...........................155
12 L’observation 157
12.1 La lumière, et tellement plus ... ...........................157
12.2 Capter la lumière ...................................160
12.2.1 L’oeil ......................................160
12.2.2 La lunette astronomique ...........................161
Exercice 19 : i astri Medicei .........................164
12.2.3 Le télescope ..................................169
12.2.4 Poursuivre les astres : la monture motorisée ................170
12.3 Capter les autres rayonnements ...........................171
12.4 Les grands instruments ................................171
12.4.1 L’ESO et le VLT ...............................172
12.4.2 L’Observatoire de Mauna Kea et les Keck .................172
12.4.3 Le HST : Télescope Spatial Hubble .....................173
12.4.4 Le radiotélescope d’Arecibo .........................176
12.4.5 Le VLA : Very Large Array .........................176
12.4.6 Le VLBA : Very Long Baseline Array ....................177
12.4.7 Et encore, dans le futur plus ou moins proche ...............178
Exercice 20 : les observatoires astronomiques ....................180
12.5 Construire une lunette astronomique ........................181
Exercice 21 : l’astro-photographie ..........................182
13 La conquête de l’espace 184
13.1 Le passé ........................................184
13.1.1 Les prémices ..................................184
13.1.2 Le programme X-15 ..............................184
13.1.3 Les succès russes ...............................185
13.1.4 Naissance de la NASA et le programme Mercury ..............186
13.1.5 Le programme Gemini ............................186
13.1.6 Le programme Apollo ............................186
13.2 Le présent .......................................190
13.2.1 Le spatial ailleurs dans le monde ......................190
13.2.2 La Navette spatiale ..............................191
13.2.3 La Station Spatiale Internationale ......................191

TABLE DES MATIÈRES vi
Exercice 22 : attrapons la Station Spatiale ! .................193
13.2.4 Tellement plus encore .............................194
13.3 L’avenir ........................................194
13.3.1 Le tourisme spatial ..............................194
13.3.2 L’ascenseur spatial ..............................195
13.3.3 Vers Mars ...................................196
Exercice 23 : en route pour Mars ......................198
13.3.4 Voyage interstellaires ... ...........................201
14 Quelques adresses pour un début de recherche en Astronomie 202
Conclusion 205