Notre place dans l`univers hiérarchisé : les puissances de 10 A

STRUCTURE DE L’UNIVERS
CHAPITRE 1 : Notre place dans l’univers hiérarchisé : les puissances de 10
A. HIERARCHIE :
I. Premier niveau : le noyau atomique (voir dia)
II. Second niveau : l’atome (voir dia)
III. Troisième niveau : l’échelle humaine (voir dia)
IV. Quatrième niveau : la terre (voir dia)
V. Cinquième niveau : le système Terre / Lune (on peut considérer le système
comme une planète double) (voir dia)
VI. Sixième niveau : le système solaire. (voir dia)
Le système solaire est formé de 8 planètes (et non 9).
Il s étend sur 50 x la distance Terre/Lune (= 50 unités astronomiques)
Les 4 planètes les plus proches du soleil, Mercure, Venus, Terre & Mars sont appelées
planètes telluriques.
Entre celles-ci et les quatre autres s’étend la première ceinture d’astéroïdes, ensuite viennent
les planètes géantes : Jupiter, Saturne, Uranus & Neptune.
•Un cas particulier : Pluton. Pluton a souvent été considéré comme la neuvième
planète du système solaire mais elle ne serait que le plus gros objet de la ceinture
d’astéroïdes : la ceinture de KUIPER. Les objets de cette ceinture sont dits
transneptuniens. Fait troublant, Pluton possède deux satellites : Charon et
2001KX76. Au delà de la ceinture de Kuiper s’étend le nuage de OORT d’où
proviennent les comètes.
VII Septième niveau : les étoiles proches Alpha 1,2 et Proxima du centaure (voir
dia)
VII Huitième niveau : la galaxie : la voie lactée (voir dia)
IX Neuvième niveau : les grandes structures : amas local (voir dia)
XDixième niveau : les super amas : dernière structure hiérarchisée.
Les super amas sont disposés comme des filaments entre lesquels s’étendent des bulles
de vide. L’univers visible (qui peut être observable) fait 1,5 milliards d'années lumière.
Certains émettent l’hypothèse que l’univers s’étend sur 60 milliards d’ a-l ou même
infini.
(Voir résumé dia)
B. Notre place dans l’univers hiérarchisé (petit historique)
-350 ARISTOTE : la terre est le centre de l’univers (voir dia) Selon lui l’univers est
composé de 4 éléments : eau, feu, air, terre. Le plus dense serait au centre et moins c’est
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dense plus c’est extérieur. Pour lui les étoiles sont des points lumineux fixés sur des points
fixes.
1543 COPERNIC : la terre n’est plus le centre du cortège planétaire
1780 HERSCHEL : le soleil est le centre de l’univers, on réeffectue la même erreur
Qu’Aristote
1917 SHAPLEY : le soleil n’est pas le centre de l’univers (modèle de galaxie)
EINSTEIN : l’univers est homogène et isotrope (principe de cosmologie) Ex un
Corps qui gonfle sous l’effet de la chaleur
1922 FRIEDMANN : l’univers est en expansion
1925 HUBBLE : il réalise que la nébuleuse d’Andromède est une galaxie comme la
Nôtre située à plusieurs millions d’a-l et contient des milliards d’étoiles.
1929 : il découvre la fuite des galaxies et conforte la théorie d’Einstein
1930 ZWICKY : première observation de la matière noire d’où l’hypothèse : baignons
Nous dans une matière non lumineuse ou s’agit-il de la « non-
universalité » de la gravitation newtonienne ?
2001 HIGH Z –supernova projet - ENSEMBLE DE CHERCHEURS :
L’univers est en expansion accélérée et pourrait ne pas être uni connexe
( ?) (Continu) La principale composante de l’univers est l’énergie du
vide.
2003 LUMINET : l’espace-temps qui forme la trame de l’univers pourrait ne pas être
Uni connexe (continu) Si l’univers n’est pas uni connexe, la lumière
peut prendre différents chemins avant d’atteindre la terre (effet du
palais des glaces)
Conséquence : la même galaxie pourrait être vue plusieurs fois à des
époques différentes.
2020 « DARWIN » découvre la vie ailleurs dans l’univers voir par exemple les traces d’O3
Caractéristiques de la vie prosynthétique. Le projet Darwin consiste à
trouver des traces de vie dans l’univers comment découvrir O2 et O3
signatures du vivant dans une planète d’un autre système solaire.
CHAPITRE 2 Les apparences sont trompeuses
Mouvement nocturne des étoiles
Si on regarde le ciel et les étoiles se déplacent, sauf l’étoile polaire qui est fixe car c’est le
point de percée de la rotation de la terre.
Les constellations
Mosaïque d’étoiles. Les plus brillantes ont des noms grecs. Alpha pour les plus brillantes puis
Bêta etc.…
Les constellations sont situées à des distances différentes que l’on ne peut plus percevoir.
Une constellation diffère d’un amas en ce que la constellation est une mosaïque d’étoiles qui
ne se situent pas à la même distance.
Ex pléiade.
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STU : 8 /02
CHAPITRE 2 Les apparences sont trompeuses (suite)
La hauteur du soleil au pôle n’excède pas 23 °. On peut donc considérer que pour un
observateur situé au pôle, le soleil tourne autour de la terre avec une inclinaison de 23 °
(Vision géocentrique).
En réalité, la rotation terrestre a une inclinaison de 23 ° par rapport au plan de l’équateur.
Quelqu’un situé à l’équateur peut observer un soleil à 45 °.
Vocabulaire
Déclinaise : hauteur au-dessus de l’équateur
Complémentaire : hauteur de l’équateur
Amplitude des saisons.
L’énergie solaire comprise dans un cylindre est plus intense si le cylindre est à 90 °au moins
le cylindre est à 90 ° au plus l’énergie contenue dans le cylindre est diffuse.
En conséquence l’intensité perçue au cours de la journée varie.
De plus à cause de l’inclinaison terrestre, l’intensité lumineuse varie encore plus. (VIDIA)
Les Babyloniens.
Les Babyloniens avaient déjà remarqué qu’il y avait 7 astres errants.
Mercure et Vénus : planètes seulement visibles au crépuscule. Ce sont les planètes
intérieures.
Mars, Jupiter, Saturne, Lune : ce sont les planètes externes.
Les babyloniens pensaient aussi qu’il y avait des marées planétaires à l’instar des marées
maritimes celles-ci influençaient la vie humaine. Ceci a donné lieu à la naissance de
l’astrologie (qui n’est pas une science).
L’astrologie a permis de déterminer les positions des planètes quel que soit le jour de
l’observation. Ce qui conduit à des prédictions pour l’avenir :
-période synodique : nombre de jours pour une révolution
-période sidérale : révolution par rapport à la terre retour au même endroit d’une
constellation du zodiaque
Ex ; Jupiter/Terre
La terre tourne plus vite que Jupiter autour du Soleil pour que Jupiter soit en opposition avec
le Soleil, la Terre fait un tour complet plus un petit bout, la position de Jupiter est donc
différente par rapport aux étoiles.
STU : 8 /02
Constellation du zodiaque.
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Constellation incluse dans la sphère céleste comprise entre 2 petits cercles parallèles à
l’elliptique dans laquelle se situe le mouvement apparent du soleil.
Les Babyloniens ne connaissaient pas les périodes orbitales car celles-ci sont difficiles à
observer. Ils pensaient que la terre était le centre de l’univers.
A chaque planète, on peut observer une période zodiacale où elle passe plus de temps.
Les grecs.
Les grecs ont hérité de l’approche empirique des Babyloniens mais leurs vues étaient plus
théoriques.
Théorie d’Aristote.
Aristote pensait que la terre était ronde. Il en veut pour preuve, l’ombre de la terre sur la Lune
Lors d’une éclipse et le fait que le mat d’un bateau est visible avant la quille.
Il pensait que l’univers était constitué de 4 éléments : l’air, l’eau, la terre et le feu.
Chacun d’entre aux possède un mouvement naturel qui l’entraîne vers son lieu naturel.
Enfin, il estimait que les astres tournaient de manière sphérique (mouvement parfait) autour
de la Terre.
Tous les physiciens entre Aristote et Ptolémée (- 350 à + 100/170) ont envisagé de reproduire
le mouvement sphérique des astres et ils y sont arrivés. C’est le modèle héliocentrique.
Pour cela Ptolémée imagina que les planètes effectueraient un mouvement rétrograde (V.
DIA) autour de la Terre.
Ce mouvement correspond au mouvement de la révolution terrestre.
Copernic, Galilée.
Il existe de curieuses coïncidences dans le modèle géocentrique.
Ex : Mars, Jupiter, Venus ont les même épicycles (petit cercle décrit par un astre pendant que
celui-ci effectue un autre.).
Copernic émit alors l’hypothèse selon laquelle ces coïncidences sont expliquées par le fait que
la Terre tourne autour du Soleil. Cependant il faudra attendre 1838 pour confirmer le modèle
Copernicien. Néanmoins, le modèle Copernicien fut moins précis que celui de Ptolémée qui
permit d’identifier les nombreux cycles ;
NB : jusqu’à Newton on ne connaissait pas la gravité.
STU : 16/02
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Les arguments du modèle héliocentrique.
C’est surtout à partir de Galilée et pendant 3 siècles que l’on s’est attaché à démonter la
validité du modèle héliocentrique.
Premier argument : les satellites liens
Galilée fut le premier a utiliser la longue-vue pour ses observations cela lui permis de réaliser
des découvertes révolutionnaires pour l’époque. Il découvrit par exemple qu’il existait quatre
corps proches de Jupiter et tournant autour de cette dernière. La Terre n’est donc pas le
centre de tout mouvement.
Deuxième argument : les tâches solaires
Les observations de Galilée indiquent que le Soleil n’a pas une surface parfaitement lisse,
contrairement à la doctrine d’Aristote.
Troisième argument : les cratères lunaires
Comme pour le Soleil, la Lune n’a pas une surface lisse elle est remplie de bosses et de trous.
Le monde terrestre et le monde céleste se ressemblent car ils sont identiquement
accidentés et corrompus. Il n’y a pas de séparation entre eux.
Quatrième argument : les phases de Vénus.
Vénus nous montre presque toujours la même face. Elle n’a donc pas de mouvement de
révolution ce qui est contraire au modèle géocentrique. De plus, on peut observer que le
diamètre apparent de Vénus varie fort. Ceci constitue une preuve en faveur du modèle
héliocentrique mais ce n’est pas une preuve définitive car on peut aussi imaginer que Vénus
tourne autour du Soleil mais pas la Terre.
Ces arguments tentent à prouver la véracité du modèle héliocentrique mais ne le prouve
pas directement. Ceci à cause de fait qu’on ne connaît pas le modèle de positionnement de la
Terre.
La preuve définitive de la justesse héliocentriste fut apportée par BESSEL en 1838 via l’effet
paralytique qui mesure la distance des étoiles par une triangulation Terre/Soleil/étoiles.
Dt-s = tg θ (voir dia)
∆
L’angle θ est très petit au maximum 0,7 il faut dès lors une très grande précision ce que
n’avait pas Aristote.
Les calculs de distance montrent que les étoiles sont fort éloignées, elles doivent donc être
fort lumineuses comme le Soleil.
STU 16/02
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