1 ASTRONOMIE I. La Terre Les mouvements de la Terre Rotation sur elle-même Révolution autour du soleil Autour de l’axe des pôles en ≈ 24h, dans le sens inverse des aiguilles d’une montre pour une personne située dans l’hémisphère nord. Dans le plan de l’écliptique en ≈ 365,25j. Responsable de l’alternance jour et nuit. Responsable des mouvements apparents des étoiles et du soleil. Responsable de l’alternance des saisons. 23°27’ Les Tropiques : ce sont des parallèles situés à une latitude de 23°27’ (angle égale à l’angle d’inclinaison de la terre) : Tropique du Cancer : se trouve à une latitude de 23°27’ nord. Le soleil y est au zénith le jour du solstice de Juin. Tropique du Capricorne : se trouve à une latitude de 23°27’ sud. Le soleil y est au zénith le jour du solstice de Décembre. Les cercles polaires : ce sont des parallèles de latitude 67°N (cercle polaire arctique) et 67°S (cercle polaire antarctique). Au-delà de 67°N ou 67°S de latitude, on assiste au phénomène de soleil de minuit. Attention : rien à voir avec les changements de température. ≈ 365,25 j Les fuseaux horaires : Le moment de la journée n’est pas le même d’un endroit à un autre sur la terre. C’est pourquoi on a recours aux fuseaux horaires. Un fuseau horaire est une zone géographique limitée par 2 méridiens. A l’intérieur d’un même fuseau, l’heure est la même. Il existe 24 fuseaux horaires (car il y a 24h dans un jour). Donc, chaque fuseau est délimité par un angle de 15° (=360/24). Soleil de minuit : phénomène se produisant aux alentours du solstice d’été (juin dans l’hémisphère nord, décembre dans l’hémisphère sud) aux hautes latitudes situées au-delà des cercles polaires arctique et antarctique. Le nombre de jours de 24 heures de clarté pendant lesquels ce phénomène a lieu augmente avec la latitude. Il atteint son minimum (un jour) au niveau du cercle polaire, à 66°34' et son maximum (six mois) au pôle (90°). Les repères de la Terre Méridiens : On appelle méridien les demi-cercles qui relient les deux pôles de la Terre. Greenwich est le méridien d’origine. Ils définissent la longitude. Les longitudes varient de 0° à 180° est et de 0° à 180° ouest Parallèles : On appelle parallèles les cercles qui vont être parallèles au plan de l’équateur. Ils définissent la latitude. Les longitudes varient de 0° à 90° nord et de 0° à 90° sud. Méridiens et parallèles sont perpendiculaires. Ce sont des représentations qui n’ont pas d’existence physique. Un point quelconque sur la Terre va se trouver à l’intersection d’un méridien et d’un parallèle. L’alternance du jour et de la nuit La journée : dans l’hémisphère nord, le soleil se lève à l’est, culmine au zénith au sud à midi et disparaît à l’ouest. 2 ASTRONOMIE Inclinaison des rayons du soleil en fonction des saisons L’ensoleillement d‘un point donné de la terre varie au cours des saisons. Au solstice d’été les rayons de la Terre sont plus orientés et plus proches de la Terre. Plus le soleil est haut dans le ciel, plus ses rayons frappent la surface de la terre suivant une direction proche de la verticale. Une même quantité d’énergie apportée par un même faisceau de rayonnement solaire se répartit donc sur une surface plus petite en été qu’en hiver. Le matin les ombres sont longues et orientées vers l’ouest. A midi les ombres sont courtes et orientées vers le nord. L’après-midi les ombres sont longues et orientées vers l’est. Avec la rotation de la Terre autour de l’axe des pôles, le Soleil éclaire en permanence une moitié de la Terre. L’autre moitié de la Terre se trouve dans l’ombre de la Terre. Ainsi, la nuit correspond à l’ombre propre de la Terre. Le jour Le jour solaire vrai = jour synodique C’est l’intervalle de temps qui sépare deux passages successifs du soleil dans la même direction. Il n’est par régulier. Le jour solaire moyen Le jour sidéral C’est la durée moyenne des jours solaires vrais, utilisée comme étalon de 24h. C’est l’intervalle de temps qui sépare deux passages consécutifs d’une même étoile différente du soleil dans la même direction. Il est d’environ 23h56min - Les variations des durées de la journée Date Lever du soleil Culmination Coucher du soleil Durée du jour Equinoxe d’automne 22/23 Septembre Est En fonction de la position de la Terre par rapport au Soleil, la zone qui reçoit les rayons du Soleil de façon perpendiculaire se modifie donc. Le soleil éclaire successivement à la perpendiculaire : L’année et les saisons Jour Les saisons sont créées par un double facteur : d'une part la révolution de la Terre autour du Soleil, et d'autre part l'inclinaison de 23,27'° de l'axe Nord-Sud de rotation journalière de la Terre par rapport au plan de son orbite autour du Soleil (écliptique). Solstice d’hiver Solstice d’été 21/22 Décembre Equinoxe de printemps 21/22 Mars Sud-est Est Nord-ouest Sud Ouest Sud (au plus bas) Sud-ouest Sud Ouest Sud (au plus haut) Nord-ouest 12h ≈8h 12h ≈16 21/22 Juin - - L'équateur, vers le 20 mars, à l'équinoxe de mars ou équinoxe de printemps Le tropique du Nord (mieux que le terme impropre : "tropique du Cancer"), vers le 21 juin, au solstice de juin ou solstice d'été L'équateur, de nouveau, vers le 23 septembre, à l'équinoxe de septembre ou équinoxe d'automne; Le tropique du Sud (mieux que le terme ancien "tropique du Capricorne"), vers le 21 décembre, au solstice de décembre ou solstice d'hiver. 3 ASTRONOMIE II. Le système solaire Le système solaire est constitué d’une étoile : le soleil, et de tous les astres se trouvant dans son champ de gravitation : planètes, anneaux de planètes, satellites, astéroïdes, comètes. Le soleil lui-même subit un mouvement de gravitation autour du centre de la Galaxie. Histoire Il y a plus de 4,5 milliards d'années, un grand nuage moléculaire contenant des poussières et du gaz s'effondre sur lui-même : c'est la naissance du système solaire. Au centre, une étoile voit le jour : le Soleil. Autour de ce jeune soleil, un disque protoplanétaire en rotation se forme constitué de gaz et de poussière. C'est par l'accrétion de ces éléments que 9 planètes se génèrent : 4 planètes internes qui sont Mercure, Vénus, la Terre et Mars, dites planètes telluriques, et 4 planètes externes : Jupiter, Saturne, Uranus, Neptune dites planètes géantes ou planètes gazeuses. Celles-ci ne possèdent pas de surface à proprement parlé. Dans le même laps de temps, les astéroïdes se forment en grande partie entre Mars et Jupiter, tandis que d'autres astéroïdes et des noyaux cométaires (les petits corps) sont repoussés vers les confins du système solaire pour constituer le nuage d’Oort et la ceinture de Kuiper au sein desquels évoluent les planètes du système solaire. Le système solaire est situé dans la Voie lactée, une galaxie spirale barrée d'un diamètre d'environ 100 000 années-lumière contenant 200 milliards d'étoiles. Le Soleil réside dans l'un des bras spiraux externes de la galaxie, le bras d'Orion. III. La lune 22 La Lune est le satellite naturel de la terre : sa masse est de 7,4.10 Kg, son diamètre est de 3 474 Km. La distance moyenne séparant la Terre de la Lune est de 384 400 km (La Lune s'éloigne de 3,8 centimètres par an de la Terre), sa température varie entre -150°C et +100°C et sa Pesanteur est de 1,6N/Kg. Les mouvements de la lune La Lune tourne autour de la Terre en environ 27 jours, et met le même temps pour effectuer un tour sur elle-même (révolution sidérale). Pour un observateur terrestre, la durée séparant deux phases consécutives identiques de la lune, appelée lunaison (ou mois lunaire, ou révolution synodique), est égale à 29,5 jours. La lune nous présente toujours la même face car elle tourne sur elle-même en exactement le même temps qu’elle met pour tourner autour de la Terre : 27,3j (la période entre deux pleines lunes est un peu plus longue, 29,5j car nous avons aussi tourné autour du Soleil pendant ce temps-là et il lui faut deux jours pour parcourir le reste du chemin. Ce phénomène, la rotation synchrone n’est pas une coïncidence. C’est un effet de marée, mais une marée créée par la Terre sur la Lune cette fois. Pluton qui était considérée comme une planète jusqu'à présent a perdu ce statut depuis la décision de l'Union Astronomique Internationale en août 2006. L'UAI considère Pluton comme une planète naine du fait de sa faible masse et de son orbite inclinée par rapport au plan de l’écliptique. Organisation Les phases de la lune Le plan de l’orbite de la Lune est incliné de 5° par rapport au plan de l’écliptique. 4 ASTRONOMIE La Lune ne brille pas par elle-même. Elle reçoit de la lumière du soleil, comme la Terre, et c'est la lumière qu'elle nous renvoie que nous percevons. Donc seule la partie éclairée de la lune est vue de la terre. Du fait de sa révolution autour de la terre, différentes configurations de la lune se succèdent de manière périodique : ce sont les phases de la lune. - La nouvelle lune représente le début du cycle de la lune. Elle est invisible. Le premier croissant Le premier quartier est visible de 15h à 0h La lune gibbeuse montante La pleine lune est visible de 18h à 6h La lune gibbeuse décroissante Le dernier quartier est visible de 0h à 6h Le dernier croissant Les quatre principales phases de la lune : - - - - La Nouvelle Lune se produit lorsque la Lune se trouve entre le Soleil et la terre; elle est alors éclairée par derrière, et nous montre sa face obscure ; elle est donc invisible de la terre ; elle se trouve au plus haut dans le ciel à midi ; la NL se présente en plein jour. Le Premier Quartier : en tournant autour de la Terre, l'alignement avec le Soleil se détruit, et nous commençons à voir une partie de la face éclairée ; le premier quartier correspond à la visibilité de la moitié de la face éclairée, 7 jours à peu près après la nouvelle lune ; le PQ est visible le soir, au coucher de soleil. La Pleine Lune se produit lorsque la lune a fait un demi-tour, 2 semaines environ après la nouvelle lune, et montre à la terre sa face éclairée en entier ; Soleil et Lune sont ainsi opposés pour l'observateur terrestre ; la pleine lune est visible au milieu de la nuit. Le Dernier Quartier nous montre encore la moitié de la face éclairée, mais cette fois de l'autre côté ; il se produit 7 jours environ après la pleine lune; le DQ est visible le matin. 5 ASTRONOMIE IV. Les éclipses Une éclipse correspond au passage d’un astre dans le cône d’ombre ou de pénombre d’un autre astre. Elle se produit quand il y a un alignement entre la source de lumière (le soleil) et les deux astres. On parle d’éclipse totale quand l’astre passe dans le cône d’ombre de l’astre éclairé. On parle d’éclipse partielle quand l’astre passe dans la zone de pénombre de l’astre éclairé. Selon les diamètres des astres on peut observer une éclipse annulaire c'est à dire quand, dans le cas d’une éclipse de soleil, la distance terre-lune est trop grande. Le diamètre apparent de la lune n’est pas suffisant pour masquer le soleil et on perçoit un anneau de lumière du soleil. Les éclipses de soleil Les éclipses de soleil peuvent se produire si la lune se trouve entre le soleil et la terre. Il faut que la terre se trouve dans le cône d’ombre de la lune. On peut l’observer en période de nouvelle lune si la lune se trouve dans le plan de l’écliptique. Lorsque le diamètre apparent de la lune est supérieur ou égal à celui du soleil on assiste à une éclipse totale. L’éclipse sera annulaire dans le cas contraire. On appelle diamètre apparent l’angle sous lequel est vu le soleil ou la lune depuis la terre. Cet angle est égal au rapport de la distance terre-soleil ou terre-lune sur le diamètre du soleil ou de la lune. Lors d’une éclipse solaire le soleil et la lune ont le même diamètre apparent c'est à dire que vu de la terre les deux astres se superposent comme s’ils avaient la même taille. Mais ceci est une pure coïncidence : il se trouve que le soleil est 400 fois plus grand que la lune et qu’il est 400 fois plus loin de la terre que la lune. Ils nous paraissent donc identiques. Les éclipses de lune Une éclipse de lune peut se produire si la lune se trouve dans le cône d’ombre de la terre et lorsque les trois astres sont alignés. On peut l’observer en période de pleine lune. Il faut que cette dernière soit dans le plan de l’écliptique. Or l’orbite de la lune est inclinée de 5°par rapport au plan de l’écliptique. Les éclipses de lune ne se produisent donc pas à chaque pleine lune. La lune ne disparaît pas car elle reçoit encore de la lumière diffusée par l’atmosphère terrestre et elle a une couleur orangée. C’est ce que l’on appelle la lune rousse. Les éclipses de lune se produisent en moyenne deux fois par an pendant une durée approximative d’une heure. Astre : Tout corps céleste. Etoile : Astre lumineux constitué principalement de gaz (hydrogène et hélium) qui est le siège de réactions de fusion thermonucléaires et émet un rayonnement lumineux. Planète : Astre non lumineux par lui-même, qui gravite autour du soleil. On parle d’exoplanète pour un astre qui gravite autour d’une étoile autre que le soleil. Satellite : Corps céleste non lumineux par lui-même, qui se déplace en orbite autour d’un autre. Galaxie : Ensemble d’étoiles liées les unes aux autres qui peut compter des milliards d’étoiles. C’est le cas de la voie lactée. Comète : Une comète est un corps à peu près sphérique qui peut atteindre une dizaine de kilomètres de diamètre. Ce corps est constitué de glaces et de poussières. Météorite : Corps rocheux d'origine extraterrestre qui a survécu à la traversée de l'atmosphère et qu'on retrouve donc sur le sol. Constellation : Dessin d'étoiles aléatoire dans le ciel nocturne produit par des alignements d'étoiles de différentes luminosités, et située à des distances différentes. Année lumière : Représente la distance parcourue par la lumière dans le vide en une année.