sommaire du cours
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Table des matières I Où habitons-nous ? 1 Sur la Terre 1.1 La Planète Bleue . . . . . . . . . . Exercice 1 : l’orbite de la Terre . . 1.2 Les saisons . . . . . . . . . . . . . . 1.3 L’apparition de la vie sur la Terre . 1.4 La Lune . . . . . . . . . . . . . . . 1.5 La formation de la Lune . . . . . . Exercice 2 : les phases de la Lune . Exercice 3 : le dessin d’observation 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 ... Dans le Système Solaire 2.1 Le Soleil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Exercice 4 : les éclipses . . . . . . . . . . . . . . 2.2 Les planètes et leurs satellites . . . . . . . . . . Exercice 5 : un astre errant . . . . . . . . . . . Exercice 6 : les syzygies . . . . . . . . . . . . . 2.3 Les autres corps du Système Solaire . . . . . . . 2.3.1 Les planètes naines . . . . . . . . . . . . 2.3.2 Les petits corps . . . . . . . . . . . . . . 2.4 La formation du Système Solaire et de la Terre . 2.5 L’harmonie du Système Solaire . . . . . . . . . Exercice 7 : le Système Solaire aux WC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 . 3 . 5 . 7 . 7 . 8 . 9 . 10 . 12 . . . . . . . . . . . 15 15 18 23 25 26 29 29 29 36 36 38 . . . . . . . . . . . 3 ... Perdu dans la Voie Lactée 40 4 ... Quelque part dans l’Univers 42 5 ... Mais existe-t-il d’autres Univers ? 5.1 Une question ancienne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2 Une question permise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3 Les hypothèses de Multivers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 45 45 46 II 48 Que rencontre-t-on dans l’Univers ? Exercice 8 : promenons-nous dans le ciel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 ii TABLE DES MATIÈRES 6 Des étoiles 6.1 La lumière des étoiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.1.1 L’éclat des étoiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.1.2 La couleur des étoiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Exercice 9 : la couleur des étoiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.2 Où se situent les étoiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.2.1 La distance des étoiles de notre galaxie . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.2.2 La position des étoiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Exercice 10 : la Carte du Ciel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Exercice 11 : le logiciel Stellarium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.3 La vie d’une étoile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.3.1 La naissance d’une étoile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.3.2 La plus grande partie de la vie d’une étoile . . . . . . . . . . . . . . . . 6.3.3 La vieillesse d’une étoile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.3.4 La mort d’une étoile : naines blanches, étoiles à neutrons et trous noirs 6.3.5 La morale de la vie d’une étoile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Exercice 12 : astronomie gastronomique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.4 Les étoiles variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.4.1 Mira Ceti et les vieilles étoiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.4.2 Les Céphéïdes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.4.3 Les T-Tauri et les jeunes étoiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.5 Les étoiles multiples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.6 Les systèmes planétaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.6.1 Techniques de recherche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.6.2 Un disque de poussières autour de Pictoris . . . . . . . . . . . . . . . 6.6.3 La première Super-Terre : Corot7b . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.6.4 Trois planètes dans la zone d’habitabilité . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.6.5 Une atmosphère autour d’une Super-Terre : GJ1214b . . . . . . . . . . 6.6.6 La planète extrasolaire la plus proche : Alpha Centaure Bb . . . . . . . 6.6.7 Un bébé Système Solaire : " Eridani . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.6.8 Nos voisins sur Polyphème . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.6.9 Sonder les planètes extrasolaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.7 Y a-t-il de la Vie ailleurs que sur la Terre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.7.1 L’exo-biologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.7.2 La Vie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.7.3 La Vie extraterrestre au cours de l’histoire . . . . . . . . . . . . . . . . 6.7.4 Les faits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.7.5 Le nombre de civilisations dans notre Galaxie . . . . . . . . . . . . . . Exercice 13 : le calcul de Frank Drake . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.7.6 Les candidats dans le Système Solaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.7.7 Les planètes extrasolaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.7.8 La recherche de Vie extraterrestre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.7.9 Ils les ont vu ! ! ! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.8 Les constellations et la mythologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.8.1 Les aurores boréales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . iii . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 51 51 52 53 55 55 55 56 57 59 59 61 61 61 65 67 73 73 73 73 73 74 75 76 76 76 77 77 77 77 78 79 79 80 81 82 83 84 85 85 85 87 91 91 TABLE DES MATIÈRES 6.8.2 6.8.3 6.8.4 6.8.5 6.8.6 6.8.7 6.8.8 iv Histoire et nom des 88 constellations . . . La Grande et la Petite Ourse . . . . . . . Persée et Andromède . . . . . . . . . . . . Orion le chasseur . . . . . . . . . . . . . . Le Cygne . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hercule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . La couronne d’Ariane . . . . . . . . . . . . Exercice 14 : réinventer notre mythologie . Exercice 15 : le mythe de la fin du monde Exercice 16 : l’astrologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 96 98 99 99 100 101 103 105 108 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 116 117 119 121 7 Les étoiles ... regroupées dans des galaxies 7.1 La morphologie des galaxies . . . . . . . . . 7.2 L’évolution des galaxies . . . . . . . . . . . . Exercice 17 : classification de galaxies . . . . 7.3 La Voie Lactée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Les galaxies ... regroupées dans des amas et 8.1 Le Groupe Local . . . . . . . . . . . . . . . 8.2 La matière noire . . . . . . . . . . . . . . . . Exercice 18 : la matière noire au bout du fil des superamas de galaxies 132 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 . . . . . . . . 9 Les amas et superamas de galaxies ... formant l’Univers 9.1 La naissance de l’Univers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.1.1 L’expansion de l’Univers . . . . . . . . . . . . . . . 9.1.2 Le rayonnement primordial . . . . . . . . . . . . . . 9.1.3 L’abondance de l’Hélium dans l’Univers . . . . . . . 9.2 La vie de l’Univers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9.3 Comment va finir notre Univers ? . . . . . . . . . . . . . . 9.3.1 Expansion, stabilisation ou Big Crunch ? . . . . . . 9.3.2 Les paramètres physiques . . . . . . . . . . . . . . III . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . La recherche en astronomie 10 Balises historiques de l’Astronomie 10.1 L’Antiquité . . . . . . . . . . . . . 10.1.1 Les Mésopotamiens . . . . . 10.1.2 Les Chinois . . . . . . . . . 10.1.3 Les Indiens . . . . . . . . . 10.1.4 Les Grecs . . . . . . . . . . 10.1.5 Les Européens . . . . . . . . 10.2 La Renaissance et la révolution ... . 10.2.1 Nicolas Copernic . . . . . . 10.2.2 Giordano Bruno . . . . . . . 10.2.3 Tycho Brahé . . . . . . . . . . . . . . . . 137 137 138 138 139 139 141 141 141 144 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 145 145 145 146 146 147 147 148 148 148 TABLE DES MATIÈRES 10.2.4 Johannes Képler . 10.2.5 Hans Lippershey . 10.2.6 Galilée . . . . . . . 10.2.7 Isaac Newton . . . 10.2.8 Edmund Halley . . 10.3 Mais encore brièvement... . v . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 149 149 149 150 150 11 Nommer et cataloguer les Astres 11.1 Le nom des Astres selon l’UAI . 11.2 Les catalogues astronomiques . 11.2.1 Historique des catalogues 11.2.2 Les catalogues modernes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 152 155 155 155 12 L’observation 12.1 La lumière, et tellement plus ... . . . . . . . . . . . . 12.2 Capter la lumière . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.2.1 L’oeil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.2.2 La lunette astronomique . . . . . . . . . . . . Exercice 19 : i astri Medicei . . . . . . . . . . 12.2.3 Le télescope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.2.4 Poursuivre les astres : la monture motorisée . 12.3 Capter les autres rayonnements . . . . . . . . . . . . 12.4 Les grands instruments . . . . . . . . . . . . . . . . . 12.4.1 L’ESO et le VLT . . . . . . . . . . . . . . . . 12.4.2 L’Observatoire de Mauna Kea et les Keck . . 12.4.3 Le HST : Télescope Spatial Hubble . . . . . . 12.4.4 Le radiotélescope d’Arecibo . . . . . . . . . . 12.4.5 Le VLA : Very Large Array . . . . . . . . . . 12.4.6 Le VLBA : Very Long Baseline Array . . . . . 12.4.7 Et encore, dans le futur plus ou moins proche Exercice 20 : les observatoires astronomiques . . . . . 12.5 Construire une lunette astronomique . . . . . . . . . Exercice 21 : l’astro-photographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 157 160 160 161 164 169 170 171 171 172 172 173 176 176 177 178 180 181 182 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Mercury . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184 184 184 184 185 186 186 186 190 190 191 191 13 La conquête de l’espace 13.1 Le passé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.1.1 Les prémices . . . . . . . . . . . . . . . 13.1.2 Le programme X-15 . . . . . . . . . . . 13.1.3 Les succès russes . . . . . . . . . . . . 13.1.4 Naissance de la NASA et le programme 13.1.5 Le programme Gemini . . . . . . . . . 13.1.6 Le programme Apollo . . . . . . . . . 13.2 Le présent . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.2.1 Le spatial ailleurs dans le monde . . . 13.2.2 La Navette spatiale . . . . . . . . . . . 13.2.3 La Station Spatiale Internationale . . . TABLE DES MATIÈRES Exercice 22 : attrapons la Station Spatiale ! 13.2.4 Tellement plus encore . . . . . . . . . . . . 13.3 L’avenir . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13.3.1 Le tourisme spatial . . . . . . . . . . . . . 13.3.2 L’ascenseur spatial . . . . . . . . . . . . . 13.3.3 Vers Mars . . . . . . . . . . . . . . . . . . Exercice 23 : en route pour Mars . . . . . 13.3.4 Voyage interstellaires ... . . . . . . . . . . vi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193 194 194 194 195 196 198 201 14 Quelques adresses pour un début de recherche en Astronomie 202 Conclusion 205
