Astronomie

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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.
Attention : rien à voir avec les change-
ments de température.
 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.
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.
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 fu-
seaux 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).
 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.
23°27’
≈ 365,25 j
Soleil de minuit : phénomène se produi-
sant aux alentours du solstice d’été (juin
dans l’hémisphère nord, décembre dans
l’hémisphère sud) aux hautes latitudes
situées au-delà des cercles po-
laires 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°).

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ASTRONOMIE
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
C’est la durée moyenne des
jours solaires vrais, utilisée
comme étalon de 24h.
Le jour sidéral
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
 L’année et les saisons
Les variations des durées de la journée
Jour
Equinoxe
d’automne
Solstice d’hiver
Equinoxe de
printemps
Solstice d’été
Date
22/23 Sep-
tembre
21/22 Décembre
21/22 Mars
21/22 Juin
Lever du
soleil
Est
Sud-est
Est
Nord-ouest
Culmination
Sud
Sud (au plus bas)
Sud
Sud (au plus haut)
Coucher du
soleil
Ouest
Sud-ouest
Ouest
Nord-ouest
Durée du
jour
12h
≈8h
12h
≈16
Inclinaison des rayons du soleil en fonction des saisons
L’ensoleillement d‘un point donné de la
terre varie au cours des saisons. Au sols-
tice 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 verti-
cale. Une même quantité d’énergie ap-
portée par un même faisceau de rayon-
nement solaire se répartit donc sur une
surface plus petite en été qu’en hiver.
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).
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 per-
pendiculaire :
- 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.

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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 pla-
nètes 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 pla-
nètes 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.
Pluton qui était considérée comme une planète jus-
qu'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
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
La Lune est le satellite naturel de la terre : sa masse est de 7,4.1022 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 ef-
fectuer 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 exac-
tement 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 syn-
chrone n’est pas une coïncidence. C’est un
effet de marée, mais une marée créée par la
Terre sur la Lune cette fois.
 Les phases de la lune
Le plan de
l’orbite de la
Lune est incli-
né de 5° par
rapport au
plan de
l’écliptique.

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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 configu-
rations 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 pré-
sente 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 vi-
sible le matin.

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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 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 approxi-
mative d’une heure.
 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.
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'at-
mosphère 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.