I. Problématique II. Observation depuis la Terre

THEME : UNIVERS CH4 : MOUVEMENT DANS L’UNIVERS
LA RETROGRADATION DE MARS
Notion contenu
- Observer, extraire des informations d’un fait observer, Interpréter
des résultats, comprendre la notion de référentiel et de relativité .
Compétences
- Observer, extraire des informations.
I. Problématique
La chronophotographie ci-contre où Mars est photographiée tous les 5
jours depuis le sol terrestre, montre un mouvement complexe alors que
les planètes de notre système solaire ont des trajectoires circulaires (ou
légèrement elliptiques) autour du Soleil.
Pourquoi le mouvement de Mars par rapport à la Terre n’est-il pas
circulaire ?
Pour tenter de répondre à cette question, nous allons utiliser un logiciel
de simulation astronomique appelé Stellarium.
II. Observation depuis la Terre
L’observateur est sur la Terre et suit Mars au cours de son
mouvement apparent dans le ciel.
Configuration de Stellarium
a. Arrêter le défilement automatique du temps (bouton lecture).
b. Se placer au pôle Nord (pour éviter un trop fort balancement du ciel quand on fera défiler le temps) (fenêtre
positionnement : rentrer latitude N 90°)
c. Eliminer l’atmosphère, le sol et les points cardinaux.
d. Activer les noms des planètes, des constellations ainsi que le dessin de ces dernières.
e. Se placer à la date du 21/7/2009 et demander Mars dans la fenêtre de recherche et le fixer à l’écran. (centrer sur objet
sélectionné).
f. Dans la fenêtre de configuration cocher « montrer les orbites des planètes ».
Le Soleil doit être à gauche de Mars. Si ce n’est pas le cas «dézoomer» jusqu’à le faire apparaître. Vous répondrez
aux questions et compléterez le tableau §8 au fur et à mesure des questions.
1. Dans quelle constellation se trouve Mars le 21/7/2009?
2. A partir de cette date, faire avancer les jours (fenêtre date et heure) sans toucher l’heure et observer le
déplacement de Mars par rapport aux constellations. Dans quelle constellation se trouve Mars
a. le 21/9/2009 ?
b. le 3/11/2009?
3. Que se passe-t-il aux alentours de mi-décembre ? Mars arrive-t-elle dans la constellation du Lion ?
4. Décrire le mouvement de Mars par rapport aux constellations pendant janvier et février 2010.
5. Qu’observe-t-on pendant le mois de mars 2010 ? Ce phénomène est appelé phénomène de rétrogradation de
Mars.
6. Faire avancer les mois puis les jours et donner la date future de la prochaine rétrogradation.
7. Repartir au 21/7/2009 et refaire défiler les jours mais en regardant l’évolution de la distance Terre- Mars (en haut
à gauche de l’écran). Que constate-t-on au moment de la rétrogradation ?
8. Le tableau :
DATE
21/7/09
Distance Terre-Mars (UA)
Contellation
Remarque
Mars avance
21/9/09
………………….
3/11/09
………………….
Arret de Mars
Distance la plus courte, Mars …………………
Arret de Mars
II. Observation par rapport au Soleil
L’observateur est au dessus du système solaire. Les mouvements des planètes sont repérés par rapport au soleil qui
est le centre de toutes les trajectoires.
Configuration de Stellarium
a. Se placer au-dessus du système solaire en choisissant « solar system observer» dans la fenêtre de
positionnement « planète ».
b. Demander le Soleil et le fixer.
c. Mettre « Etiquettes et Repères » au niveau maximum pour « Planètes » dans l’onglet « Ciel » de la fenêtre
« configuration du ciel ».
d. Régler le zoom de façon à avoir les orbites des planètes telluriques à l’écran (jusqu’à Mars). Il faut avoir fixé
le Soleil sinon il n’y aura que l’orbite de Mars.
e. Se placer en Novembre 2009.
1. Faire défiler les jours : que peut-on dire de la vitesse de rotation de la Terre autour du Soleil par rapport à celle de
Mars ?
2. Comment sont le Soleil, la Terre et Mars aux alentours de fin janvier 2010 ?
3. Qu’observe-t-on après cette date ?
4. Faire défiler les mois pour retrouver cette même configuration. Noter la date. Correspond-t-elle à celle notée au
paragraghe §I6 ?
III. Tracé des positions de Mars par rapport à la Terre et par rapport au Soleil
Le schéma ci-contre représente les positions simultanées
de Mars et de la Terre par rapport au Soleil de décembre
2009 à Mars 2010 Un repère lié au Soleil est représenté.
Pour trouver la trajectoire de Mars par rapport à la
Terre, il faut utiliser un repère lié à la Terre.
Pour cela, prendre une feuille de papier calque et tracer
deux droites perpendiculaires sécantes en un point T qui
représente le centre de la Terre.
Placer ce repère terrestre sur le point T1 du schéma et
relever sur la feuille de papier calque la position M1 de
Mars. Attention les axes du repère terrestre et du repère
du Soleil doivent être parallèles.
Répéter l’opération pour toutes les positions de Mars par
rapport aux positions T2, T3…T20 de la Terre.
Relier les points entre eux.
Que représente la courbe tracée ?
Donner une conclusion générale à ce TP. (Expliquer
maintenant pourquoi le mouvement de Mars observé depuis la Terre n’est pas circulaire et est appelé mouvement
rétrograde).
Fiche d’utilisation de STELLARIUM
(Télécharger STELLARIUM 0.10.6 car la version précédente plante souvent)
Barres d’outils : elles apparaissent quand on met la souris sur le bord gauche ou inférieur de l’écran :
Barre verticale (dans l’ordre de haut en bas) : Elle ouvre les fenêtres…
 … de positionnement : Permet de choisir le point depuis lequel on souhaite observer l’Univers. On peut choisir un point de
la Terre ou de nombreux autres astres comme le Soleil, les planètes, leurs satellites, un point au-dessus du système solaire…
 … date/heure : La fenêtre la plus utilisée ! Dans la plupart des applications il vaut mieux arrêter le défilement automatique
du temps et commander soi-même le défilement avec cette fenêtre. Permet bien sûr, de régler date et heure.
 … de configuration du ciel et de la vision : une boîte de dialogue avec 4 onglets s’ouvre. Dans l’onglet « ciel » il y a une
fonctionnalité qui simule ou non la propagation de la lumière à vitesse finie. On peut alors reproduire la mesure de c faite par
Roemer vers 1676 en observant les émersions/immersions des satellites de Jupiter de/dans l’ombre de cette géante. C’est aussi
dans cet onglet que l’on peut activer le tracé des orbites des planètes ainsi que leurs repères c’est à dire leurs marques quand
elles sont trop petites pour être visibles. C’est le cas si on est au-dessus du système solaire parce qu’on a choisi «solar system
observer» dans la case « planète » de la fenêtre de positionnement (Il faut fixer le Soleil pour voir alors apparaître les
trajectoires planétaires).

… de recherche : utilisée pour mettre au centre de l’écran l’objet céleste recherché
 … de configuration : permet de régler différents paramètres (langue …)mais surtout d’afficher des informations sur les
astres sélectionnés comme leurs coordonnées, magnitudes, distances… pour cela cocher « Toutes disponibles» dans l’onglet
« Principal »

… d’aide
Barre horizontale (dans l’ordre de gauche à droite) : elle permet les actions suivantes :
 Lignes des constellations : permet un meilleur repérage dans le ciel étoilé et montre bien le déplacement d’astres sur fond de
ciel étoilé

Etiquettes des constellations : noms des constellations… Il y a beaucoup à apprendre ! Surtout pour l’hémisphère Sud.

Dessins des constellations : joli mais brouille un peu la perception du ciel.
 Grille équatoriale : matérialise le référentiel géocentrique (à condition de s’être positionné sur Terre dans la fenêtre de
positionnement) car les étoiles sont fixes dans cette grille. Pour le vérifier, fixer une étoile avec « centrer sur objet sélectionné »
(12ième outil en bas) et faire défiler le temps avec la fenêtre « date/heure ». Evidemment c’est le référentiel héliocentrique si on est
positionné sur le Soleil, « jupitérocentrique » (jovocentrique) si on est sur Jupiter etc.
 Grille azimutale : matérialise le référentiel terrestre car le paysage est fixe dans cette grille (et les étoiles bougent) quand on
fait défiler le temps. Par extension, c’est le référentiel lié à tout astre depuis lequel on observe. Attention : comme son nom
l’indique, son sommet (son pôle) est à la verticale du lieu d’observation et n’est donc pas un pôle géographique.
 Sol : bien utile pour voir le lever et le coucher des astres mais à supprimer quand on veut observer « comme depuis l’espace
circumterrestre ».
 Points cardinaux : utile pour les observations terrestres mais à supprimer pour les observations depuis d’autres points de
l’espace.
 Atmosphère : Il est souvent préférable de supprimer l’atmosphère. Le ciel paraît alors noir même en plein jour comme
depuis l’espace.
 Nébuleuses : leurs localisations sont marquées d’un cercle et de nombreuses nébuleuses sont « zoomables » (demander M31
(sans espace) dans la fenêtre de recherche). On peut en télécharger des supplémentaires sur le site de Stellarium.

Noms des planètes : les affiche ...

Inverser la monture équatoriale/azimutale : intérêt ??à trouver !
 Centrer sur objet sélectionné : l’un des outils les plus utilisés ! Sélectionner l’objet voulu puis cliquer sur cet outil, ce qui fixe
l’objet au centre de l’écran quand on zoome ou que le temps défile. Attention ! un clic ailleurs sur l’écran et l’objet n’est plus fixé
...à refaire.

Mode nuit : reproduit l’éclairage rouge utilisé quand on consulte un document par exemple, lors des observations nocturnes
 Mode plein écran : réduit/agrandit la fenêtre consacrée à Stellarium. Remarque : si on veut passer de Stellarium à un tableur
ou traitement de texte pour traiter les données de Stellarium (par ex.) il est préférable de réduire Stellarium qui utilise beaucoup
de ressources, ce qui risque de planter l’ordi.

Ralentir l’écoulement du temps : peu utilisé !
 Mettre le temps en écoulement normal : Dans la plupart des applications il vaut mieux arrêter ce défilement automatique du
temps et commander soi-même le défilement avec la « fenêtre date/heure »
 Revenir à l’heure actuelle : utile quand on est allé voir comment étaient les constellations il y a 100000 ans et qu’on veut
revenir au présent. Ex : où était le Nord géographique (matérialisé par le sommet de la grille équatoriale et pas l’azimutale dont
le sommet est à la verticale au-dessus de l’observateur !) il y a quelques millénaires? Comment étaient les constellations à cette
époque ? …Idem dans le futur.
 Accélérer l’écoulement du temps : parfois utile pour voir défiler automatiquement certains phénomènes astronomiques, mais
alors, autant faire avec la « fenêtre date/heure »

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