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TABLE DES MATIÈRES
1
CHAPITRE 1
Les premiers pas de l’astronomie
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
Les mégalithes préhistoriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Les Mésopotamiens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Les Égyptiens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Les Chinois . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Les Grecs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Thalès de Milet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Pythagore . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Aristarque de Samos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Ératosthène . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Hipparque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Claude Ptolémée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
L’intermédiaire arabe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
La révolution astronomique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Nicolas Copernic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Tycho Brahé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Johannes Kepler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Galileo Galilei, dit Galilée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Isaac Newton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Questions de révision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Activité
Saurez-vous faire mieux qu’Ératosthène ? . . . . . . . . . . .
2
3
3
4
5
6
6
6
7
8
9
9
10
11
11
13
14
16
16
18
19
CHAPITRE 2
Les instruments de l’astronomie
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
La méthode scientifique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Ondes électromagnétiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Spectres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Spectre continu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Spectre d’émission . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Spectre d’absorption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Lunette ou télescope réfracteur . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Résolution d’un télescope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Télescope réflecteur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Télescope de type Newton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
23
25
28
31
32
33
34
35
37
38
X
Astronomie. Premier contact
2.6
2.7
2.8
Télescope de type Cassegrain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Télescope de type Schmidt-Cassegrain . . . . . . . . . . . . .
Les grands télescopes optiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Télescope spatial Hubble . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Télescope à miroir liquide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Le plus gros télescope québécois . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Radiotélescope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Autres techniques d’observation . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Observation des autres longueurs d’onde . . . . . . . . . . .
Caméra à couplage de charge (CCD) . . . . . . . . . . . . . . . .
Observation par les sondes spatiales . . . . . . . . . . . . . .
Questions de révision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
38
39
39
42
43
43
44
47
47
48
48
54
CHAPITRE 3
La Terre
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
3.10
3.11
3.12
Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Origine de la Terre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Intérieur de la Terre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Surface de la Terre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Atmosphère terrestre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Propriétés optiques de l’atmosphère . . . . . . . . . . . . . . . .
Champ magnétique terrestre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
D’où vient le champ magnétique terrestre ? . . . . . . . . . .
Magnétosphère . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Rotation de la Terre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Révolution de la Terre autour du Soleil . . . . . . . . . . . .
Les saisons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Autres mouvements de la Terre . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Définitions du temps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Temps sidéral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Temps solaire ou temps vrai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Temps solaire moyen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Temps légal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Temps universel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Jour julien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Distance entre deux points sur la Terre . . . . . . . . . . . .
Coordonnées célestes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Coordonnées équatoriales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Coordonnées horizontales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Questions de révision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Activité
Coordonnées célestes et initiation
au cherche-étoiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
59
59
62
64
66
70
72
73
74
77
79
80
83
85
85
86
86
87
87
87
88
88
89
90
91
94
Table des matières
XI
4
CHAPITRE 4
Le Système solaire, le Soleil et la Lune
4.1
4.2
4.3
4.4
Le Système solaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Les planètes : mouvements, classification
et observation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Mouvements des planètes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Classification des planètes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Observation des planètes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Planètes extérieures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Planètes intérieures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Le Soleil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Couches du Soleil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Activité solaire et taches solaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
L’énergie solaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
La Lune . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Révolution et rotation de la Lune . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Phases de la Lune . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Marées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Éclipses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Intérieur de la Lune . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Surface de la Lune . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Exploration de la Lune . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Origine de la Lune . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Questions de révision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Activité
Diamètre de la Lune et distance Terre-Lune . . . . . . . . . .
Observation de la Lune . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
99
102
102
103
104
106
107
108
111
113
116
120
120
123
124
129
135
137
140
141
143
145
147
CHAPITRE 5
Les planètes
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
Mercure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Vénus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Mars . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
De la vie sur Mars ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Satellites de Mars . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Jupiter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Anneaux de Jupiter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Exploration de Jupiter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Satellites de Jupiter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Satellites galiléens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Saturne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Exploration de Saturne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Anneaux de Saturne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Satellites de Saturne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
153
158
164
170
171
173
177
178
179
180
185
187
188
191
XII
Astronomie. Premier contact
5.6
5.7
5.8
Uranus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Anneaux d’Uranus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Satellites d’Uranus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Neptune . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Anneaux de Neptune . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Satellites de Neptune . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Pluton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Le satellite de Pluton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Questions de révision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Activité
Le mouvement rétrograde de Mars . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
193
196
198
198
202
203
205
208
209
211
CHAPITRE 6
Astéroïdes, comètes et météorites
6.1
6.2
6.3
Astéroïdes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Quelques astéroïdes intéressants . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Comètes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Quelques comètes intéressantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Météores et météorites . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Questions de révision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
217
224
227
231
235
241
CHAPITRE 7
Les étoiles
7.1
7.2
7.3
7.4
7.5
7.6
7.7
Constellations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Distance des étoiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Unités de distance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Brillance des étoiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Magnitude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Température et couleur des étoiles . . . . . . . . . . . . . . . .
Classification des étoiles et diagramme H-R . . . . . . .
Classes spectrales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Diagramme H-R . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Étoiles binaires (ou doubles) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Binaires visuelles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Binaires à éclipses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Binaires spectroscopiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Binaires serrées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Étoiles variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Variables par rotation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Variables à éclipses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Variables pulsantes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Variables éruptives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Variables cataclysmiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
245
249
249
252
252
256
258
258
260
262
264
265
266
267
268
269
269
270
271
272
Table des matières
7.8
XIII
Naissance, vie et mort d’une étoile . . . . . . . . . . . . . . . .
Naissance d’une étoile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Vie d’une étoile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Mort d’une étoile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Questions de révision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Activité
Diagramme H-R . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8
274
274
275
277
284
286
CHAPITRE 8
Nébuleuses, amas et galaxies
8.1
8.2
8.3
8.4
8.5
8.6
8.7
La Galaxie ou Voie lactée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Amas d’étoiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Nébuleuses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Classification des galaxies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Galaxies elliptiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Galaxies lenticulaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Galaxies spirales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Galaxies irrégulières . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Amas de galaxies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Collisions et interactions entre galaxies . . . . . . . . . . .
Galaxies actives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Questions de révision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
295
298
300
303
305
305
306
307
308
310
312
314
CHAPITRE 9
La cosmologie
9.1
9.2
9.3
9.4
9.5
9.6
Pourquoi fait-il noir la nuit ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Mouvement des galaxies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Décalage vers le rouge des raies spectrales . . . . . . . . . .
Loi de Hubble . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Théorie du Big Bang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Évolution de l’Univers jusqu’à aujourd’hui . . . . . . . . . .
Des appuis majeurs à la théorie du Big Bang . . . . . .
Rayonnement fossile . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Abondance des éléments légers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Expansion de l’Univers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Quel avenir pour l’Univers ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Univers fermé ou Univers cyclique . . . . . . . . . . . . . . . . .
Univers ouvert . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Univers marginalement ouvert . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Questions de révision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Activité
Loi de Hubble et âge de l’Univers . . . . . . . . . . . . . . . . . .
319
320
320
322
323
324
325
325
327
327
328
329
329
329
330
330
XIV
Astronomie. Premier contact
10
CHAPITRE 10
La vie dans l’Univers
10.1
10.2
10.3
10.4
Exoplanètes et systèmes planétaires . . . . . . . . . . . . . . .
Formation du Système solaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Origine de la vie sur Terre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Discussion sur les possibilités
de la vie extraterrestre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Équation de Drake . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Paradoxe de Fermi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Tentatives de communication avec
les extraterrestres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Questions de révision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
337
338
340
342
343
344
345
349
Annexes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351
Source des photographies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362
Bibliographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363
Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365