Physique, chapitre 06

Sciences physiques
Chapitre 06
CH06 Observation de la Terre et du système solaire.
Observation de la Terre et du
système solaire.
II- Exploration du système solaire.
I- Observation de la Terre.
1)- Introduction.
1)- Exemples : utilisation du
logiciel STELLARIUM :
2)- Utilisation du logiciel CELESTIA :
2)- Les satellites SPOT.
3)- Voyage dans le système solaire :
3)- Les satellites Météosat.
4)- Mouvement des différentes planètes dans le référentiel
héliocentrique.
1
Sciences physiques
CH06 Observation de la Terre et du système solaire.
I- Observation de la Terre.
1)- Exemples
: utilisation du logiciel STELLARIUM :
Utilisation du logiciel STELLARIUM pour observer le mouvement de certains
satellite par rapport à la Terre.
a)-
Télécharger le logiciel STELLARIUM
- Sur cette vidéo, on voit le mouvement de quelques satellites par rapport à la Terre.
- Avec le logiciel STELLARIUM, on peut observer le mouvement de certains satellites par rapport à la
Terre.
2
Sciences physiques
CH06 Observation de la Terre et du système solaire.
On peut sélectionner le lieu d’observation grâce
à la fenêtre de positionnement :
- On peut configurer le logiciel grâce à la
fenêtre de configuration :
On demander de charger les satellites au
démarrage du logiciel :
- On peut aussi configurer les satellites à
afficher en cliquant sur configurer.
3
Sciences physiques
- En cliquant sur Satellites, on affiche la liste
des satellites.
CH06 Observation de la Terre et du système solaire.
- En cliquant du la dénomination du satellite,
on peut afficher la description et les
caractéristique du satellite. On peut le montrer
ou le cacher
- Puis, on peut accélérer l’écoulement du temps et observer le mouvement des différents satellites par
rapport à la Terre. Il faut taper sur la lettre L du clavier ou sur l’icône
- Pour revenir à l’écoulement normal du temps, on peut taper sur la lettre K du clavier ou sur l’icône
.
- Pour revenir à l’heure actuelle on peut taper le chiffre 8 au clavier ou cliquer sur l’icône .
4
Sciences physiques
CH06 Observation de la Terre et du système solaire.
- Remarque : en cliquant (clic gauche) sur le satellite, on le sélectionne et on peut faire apparaître les
caractéristiques du satellite.
et
- Si on fait un clic droit, les indications disparaissent.
- On peut voir sur la vidéo :
5
Sciences physiques
b)-
CH06 Observation de la Terre et du système solaire.
UARS :
- Upper Atmosphere Research Satellite : satellite de recherche sur la couche atmosphérique supérieure
- C’est un satellite d'observation de la Terre de l'agence spatiale américaine de la NASA développé pour
étudier l'atmosphère terrestre en particulier la couche d'ozone.
Wikimedia Commons
- Ce satellite lourd pesant 5,9 tonnes et long de 11 mètres a été lancé en 1991 par la navette spatiale
américaine au cours de la mission STS-48.
- Il a été placé sur une orbite basse à une altitude de 700 km et avec une inclinaison de 57 degrés.
- La durée de vie prévue était initialement de 3 ans : six de ses 10 instruments fonctionnaient encore
lorsqu'il a été désactivé en décembre 2005 soit 14 ans après son lancement.
- En fin de vie il a été placé sur une orbite plus basse qui devrait aboutir à une rentrée atmosphérique au
début des années 2010.
- Il a permis de mieux connaitre les couches atmosphériques comprises entre 80 et 300 km d'altitude. La
durée de vie du satellite a permis d'effectuer des observations sur un cycle solaire de 11 ans complet.
- L'une des contributions les plus importantes a été la distribution et de la concentration des gaz jouant
un rôle dans la disparition de la couche d'ozone, le changement climatique et les autres phénomènes
climatiques. (Sources Wikipedia)
- Les mesures effectuées ont montré que le chlore présent dans l'atmosphère, dû au CFC produit par les
activités humaines, est à l'origine du trou dans la couche d'ozone.
6
Sciences physiques
c)-
CH06 Observation de la Terre et du système solaire.
NOAA 17 :
- Les satellites NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) sont des satellites
météorologiques américains à orbite polaire observant la Terre depuis une altitude d'environ 850 km.
Leur période de révolution est de l’ordre de 100 min. Ce sont des satellites à défilement, on parle aussi de
satellites défilants.
http://www.n2yo.com/?s=28654
7
Sciences physiques
CH06 Observation de la Terre et du système solaire.
- Il faut attendre 26 jours pour que le satellite repasse au-dessus d’un même lieu à la même heure locale.
Cette durée est le cycle orbital du satellite.
8
Sciences physiques
CH06 Observation de la Terre et du système solaire.
- Plusieurs satellites NOAA tournent autour de la Terre, mais sur des orbites décalées. On obtient ainsi
plusieurs fois par jour des images d’une même zone géographique.
- Ces satellites fournissent des données aux centres météorologiques qui les exploitent pour les prévisions
météorologiques. Ils appartiennent au dispositif d'observation mis en place par l'Organisation
Météorologique Mondiale.
- Leurs missions sont principalement orientées vers :
► L’observation des phénomènes météorologiques
► La cartographie de la structure thermique superficielle des océans
► L’agro-météorologie
► L’étude de l’évolution de l’environnement marin et côtier
- Le premier d'entre eux fut mis sur orbite en 1970, et depuis cette date, 18 satellites NOAA furent lancés.
- Au fil des ans, l'instrumentation embarquée a évolué du point de vue technologique et les performances
offertes actuellement sont évidemment bien supérieures à celles du début de la filière.
- Le satellite NOAA 17 a été lancé le 24 juin 2002 à 18:23:00 UTC par une fusée Titan 2, masse en orbite
sans carburant : 1457 kg, altitude de 833 km, inclinaison de 98.7°, période de 101,3 min, il est toujours
opérationnel.
d)-
HST :
- Le télescope Hubble (Hubble Space Telescope) est le premier satellite du NASA's Great Observatories
Program. Il a été conçu pour faire des observations dans le domaine de la lumière visible et dans une
partie des bandes ultraviolettes et infrarouges (Nicolas Rosseels)
- Grâce à son orbite basse et à sa structure modulaire, il peut être récupéré par les navettes américaines
pour remplacer des pièces défectueuses ou obsolètes. Jusqu'à présent, quatre missions de maintenance ont
été effectuées.
- La mission du HST a été divisée en trois phases : la première a servi à vérifier que tous les systèmes du
satellite fonctionnaient, la seconde a permis de tester les instruments scientifiques et la dernière est la
phase d'observation.
- Hubble tourne autour de la Terre sur une orbite basse (environ 600 kilomètres d'altitude), inclinée d'un
angle de 28,5 degrés par rapport à l'équateur. Il fait une révolution toutes les 97 minutes à une vitesse de
27.200 km/h.
A une telle altitude, le HST se trouve toujours dans la haute atmosphère. Il est donc soumis aux forces de
frottements avec l'air, ce qui a pour effet de lui faire perdre progressivement de l'altitude. Hubble ne
disposant pas de propulseur, les corrections d'altitudes doivent être effectuées par la navette lors des
missions de maintenance.
- Masse: 11.600 kg
Développement: NASA, ESA
Date de lancement: 25 Avril 1990
Lieu de lancement: Cape Canaveral
Lanceur: Discovery (STS-31)
- Il permet aux scientifiques de disposer d'équipements d'observation en permanence dans l'espace.
9
Sciences physiques
CH06 Observation de la Terre et du système solaire.
- Pour étudier :
► La composition et les caractéristiques physiques et dynamiques d'objets célestes.
► L'histoire et l'évolution de l'univers.
► La formation, la structure et l'évolution des étoiles et des galaxies.
- On peut observer aussi :
- GENESIS 2
- C’est le second habitat spatial gonflable expérimental développé par la firme américaine privée Bigelow
Aerospace. Il a été lancé en 2007.
- La conception de cet engin spatial exploite les résultats du premier habitacle GENESIS 1 conçu sur le
même plan et placé en orbite auparavant.
- L'objectif de GENESIS 2 est de continuer à tester la viabilité sur de longues durées des structures
spatiales gonflables.
- Comme GENESIS 1 et les autres modules élaborés par la suite par Bigelow Aerospace, GENESIS 2 est
basé sur le concept Transhab développé par la NASA : grâce à une structure gonflable, cela permet une
augmentation du volume intérieur et une réduction du diamètre au lancement avec une masse réduite par
rapport aux structures rigides traditionnelles (sources Wikipedia).
- SEASAT 1 :
- Seasat est un satellite de télédétection océanographique de la NASA lancé en 1978 en orbite basse
terrestre.
- C'est le premier satellite dont la mission est d'étudier les océans.
- Il utilise à cet effet un radar à ouverture de synthèse reprenant une technique mise au point pour les
sondes spatiales. Développé par le Jet Propulsion Laboratory, Seasat devait valider l'utilisation de
satellites pour surveiller les phénomènes océanographiques et permettre de définir les caractéristiques
opérationnelles d'instruments permettant de collecter les données depuis un satellite.
- Des objectifs plus spécifiques comprenaient la collecte de données sur les vents de surface, sur la
température à la surface des océans, la hauteur des vagues, l'humidité atmosphérique, la banquise et la
topographie de l'océan (sources Wikipedia).
10
Sciences physiques
CH06 Observation de la Terre et du système solaire.
SEASAT (NASA/JPL-Caltech)
2)- Les
satellites SPOT.
- Mouvement dans le référentiel géocentrique.
- Ils tournent autour de la Terre, à une altitude de 820 km, sur une orbite circulaire.
- Leur période de révolution est de 101,4 min.
- Ces satellites ne repassent pas au-dessus du même point de la surface de la Terre à chaque tour car la
Terre tourne autour de l’axe des pôles.
- Ce sont des satellites défilants. Il faut attendre 26 jours pour que le satellite repasse au-dessus d’un
même lieu à la même heure locale. Cette durée est le cycle orbital du satellite.
3)- Les
satellites Météosat.
- Ils évoluent autour de la Terre, dans le plan de l’équateur, à une altitude proche de 36000 km.
- Leur période de révolution est égale à la période de rotation de la Terre. Ces satellites sont immobiles
dans un référentiel terrestre. Ce sont des satellites géostationnaires.
- Les instruments d’observation embarqués dans les satellites fournissent des données utilisées dans
différents domaines.
► La cartographie : réalisation de cartes de plus en plus précises.
► La prévention des risques et la gestion des crises : surveillance des incendies de forêt, des
éruptions volcaniques…
► La surveillance de l’environnement : la pollution, la déforestation, l’érosion, les
prévisions météo.
11
Sciences physiques
CH06 Observation de la Terre et du système solaire.
II- Exploration du système solaire.
1)- Introduction.
- L’exploration du système solaire constitue l’un des événements scientifique et technique majeurs de la
seconde partie du XXe siècle.
- Le système solaire est composé du Soleil et des objets qui gravitent autour de lui :
- Les huit planètes :
► Mercure, Vénus, La Terre (Lune), Mars, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune et leurs
satellites.
► Les planètes naines,
► Les petits satellites,
► Les astéroïdes,
► Les comètes.
2)- Utilisation
du logiciel CELESTIA :
Ce logiciel permet de se promener dans le système solaire.
Logiciel CELESTIA :
http://www.01net.com/telecharger/windows/Loisirs/astronomie_et_espace/fiches/31549.html
a)-
Premier voyage : vers Jupiter
- Cliquer sur l’icône :
12
Sciences physiques
- La fenêtre suivante s’ouvre :
- Puis cliquer sur Rendu et dans le menu
déroulant Options :
CH06 Observation de la Terre et du système solaire.
- Cocher les cases pour afficher le nom et les
orbites des planètes et des lunes.
- Pour naviguer vers Jupiter :
- Puis :
- Cliquer sur Aller à : et le voyage commence.
13
Sciences physiques
CH06 Observation de la Terre et du système solaire.
- On peut s’approcher ou s’éloigner de Jupiter grâce à la molette de la souris.
- Fermer la fenêtre en cliquant sur
.
- À l’aide de la molette, régler la distance d ≈ 8 152 600 km. Pour faire apparaître la distance, il faut
sélectionner la planète Jupiter. Il se peut que la valeur affichée diffère un peu, cela dépend du réglage de
la molette de la souris. Le but est da faire apparaître les différentes lunes de Jupiter sur la vue. On peut
agrandir la fenêtre ou travailler en mode plein écran.
- On obtient la vue suivante :
- On va faire défiler le temps pour observer le
mouvement de Jupiter.
- On peut utiliser l’icône Temps
.
- Il faut cliquer sur la lettre « L » du clavier
pour accélérer le temps (à chaque appuie, le
temps est multiplié par 10).
- Pour ralentir le temps, en clique sur la lettre
« K » du clavier.
- Pour mettre en pause, on clique sur la touche
« espace » du clavier.
- On voit apparaître les différentes lunes de
Jupiter.
- Vidéo : Jupiter05d.avi
14
Sciences physiques
3)- Voyage
a)-
CH06 Observation de la Terre et du système solaire.
dans le système solaire :
Observation des différentes planètes :
- Première étape :
- Partons vers le Soleil :
- On peut s’approcher du Soleil à l’aide de la
molette de la souris.
- Cliquer sur
, puis sur
et sur
et Aller vers.
15
Sciences physiques
CH06 Observation de la Terre et du système solaire.
- Deuxième étape : voyage vers Mercure :
- Cliquer sur
, puis sur
et sur Mercure et Aller vers.
- Troisième étape : voyage vers Vénus :
- Cliquer sur
, puis sur
et sur Vénus et Aller vers.
16
Sciences physiques
CH06 Observation de la Terre et du système solaire.
- Quatrième étape : voyage vers la Terre :
- Cliquer sur
, puis sur
et sur Terre
- Pour la Terre, on peut développer et aller sur
quelques satellites de la Terre :
et Aller vers.
17
Sciences physiques
CH06 Observation de la Terre et du système solaire.
- Cinquième étape : voyage vers Mars :
- Cliquer sur
, puis sur
et sur Mars et Aller vers.
- Ici aussi, on peut développer et aller sur Phobos et Démos les deux satellites de Mars.
- Sixième étape : voyage vers Jupiter :
- On peut développer et aller sur les satellites de Jupiter : Amalthée, Io, Europe, Ganymède, Callisto, …
18
Sciences physiques
CH06 Observation de la Terre et du système solaire.
- Septième étape : voyage vers Saturne :
- Huitième étape : voyage vers Uranus :
19
Sciences physiques
CH06 Observation de la Terre et du système solaire.
- Neuvième étape : voyage vers Neptune
4)- Mouvement
des différentes planètes dans le référentiel héliocentrique.
20
Sciences physiques
- Cliquer sur
CH06 Observation de la Terre et du système solaire.
, puis sur
et sur Soleil et Aller vers.
- Cliquer sur Rendu, puis cocher Orbites. On obtient la vu suivante :
- S’éloigner du Soleil et maintenir le clic droit et déplacer la souris en arrière pour changer l’orientation
et faire apparaître les orbites des différentes planètes.
- Régler de façon à observer les orbites des 4 premières planètes (Mercure, Vénus, Terre et Mars).
21
Sciences physiques
CH06 Observation de la Terre et du système solaire.
- Faire défiler le temps en appuyant 6 fois sur la touche « L » du clavier (facteur 1 000 000).
- Vidéo : mouvement de Mercure, Vénus, Terre et Mars :
- Régler de façon à observer les orbites des 4 dernières planètes (Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune).
22
Sciences physiques
CH06 Observation de la Terre et du système solaire.
- Faire défiler le temps en appuyant 7 fois sur la touche « L » du clavier (facteur 10 000 000).
- Vidéo : mouvement de Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune :
23