Conférence UTL 3 novembre 2016

Conférence UTL
3 novembre 2016
3 novembre 2016 : Où sommes-nous ? De la Terre à l'Univers
2 février 2017 : Explorer l'Univers : les missions spatiales
4 mai 2017 : Observer l'Univers : depuis la Terre, depuis l'espace
Toute l'année : Séminaire UTL dispensé sur le site du planétarium
Bibliographie :
Le grand Atlas de l'astronomie (Atlas 2015 – collection grand Atlas)
L'Univers à portée de main (Christophe Galfard chez Flammarion)
Logiciel : Stellarium (démo)
Sites web : IMCCE, Autour du ciel (blog lemonde.fr), Haevens above etc.
Film From Earth to the Universe au planétarium Peiresc (cf programme 2017)
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3 novembre 2016
Le planétarium Peiresc
(association loi 1901)
Www.aix-planetarium.fr
04 42 20 43 66
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3 novembre 2016
Le berceau : la Terre
Aplatissement terrestre
12756-12714 = 42
42/12756 x 100 = 0,3 %
Donnée
Valeur
Atmosphère Atmosphère
primitive
actuelle
Diamètre
12756 km à l'équateur
12714 km aux pôles
H2O
80 %
Traces
Température moyenne
14°C
CO2
15 %
0,03 %
N2
5%
78%
Composition
atmosphère
Azote (78%), oxygène
(21%), gaz carbonique,
vapeur d'eau, gaz
rares.
O2
0%
21%
Période de rotation
23 heures 56 minutes
4 secondes
Période de révolution
365 jours 6 heures et 9
minutes
Distance moyenne au
Soleil
149 600 000 km
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3 novembre 2016
Calcul des vitesses de rotation et révolution :
Révolution (vitesse moyenne)
V= d/t
Où d = circonférence du ''cercle''
et t = 1 an
D = 2 x π x 150 000 000 km
T = 365 x 24 x 3600 secondes
Soit V = 30 km/s (au km/s près)
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3 novembre 2016
Rotation
(selon position)
Vitesses :
Équateur : 1669 km/h
Paris : ~ 1100 km/h
Marseille: ~ 1200
km/h
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3 novembre 2016
Pourquoi la terre est habitable, et pas d'autres ?
Zone d'habitabilité du Système solaire : entre 142
millions de kilomètres et 235 millions de kilomètres
Vénus : 108,2 millions km
Terre : 149, 6 millions km
Mars : 227,9 millions km
Deux planètes habitables
dans le Système solaire,
une seule habitée ?
Vénus : H2O atmosphérique non liquéfiée
(puis dissociation sous effet UV)
Mars : eau liquide il y a > 3 Ga années,
puis perte atmopshérique CF UVTD
La maison : le Système solaire
L'Homme n'est pas encore sorti
de sa chambre...
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3 novembre 2016
Mars habitable : est-ce si simple ?
Avant (4 Ga)
Aujourd’hui
Atmosphère
Épaisse
Très ténue
Eau en surface
Océans, lac,
fleuves
Glace + vapeur +
Saumures
saisonnières ?
Eau en profondeur
Oui
Peut-être liquide
Mais pourquoi Mars a-t-elle perdu - et continue à perdre - son atmopshère ?
Mars est plus petite que la Terre
Mars n'a pas de magnétosphère
→ faible gravité (g=3,7)
→ soumise aux vents solaires
→ perte de 100 g/s
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3 novembre 2016
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3 novembre 2016
Les géantes gazeuses :
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3 novembre 2016
Les petits corps : astéroides et comètes
Les géocroiseurs
NASA /
Dawn
E. Kolmhofer, H.
Raab; JohannesKeplerObservatory, Linz,
Austria
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3 novembre 2016
Le Soleil, notre
étoile
Diamètre : 1,4 millions de km
Le chauffage central : le Soleil
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3 novembre 2016
Et une fois sorti du Système solaire ?
Proxima du Centaure
Vers PS céleste
Proxima, notre
voisine, ne se situe
qu'à 4 années-lumière
du Soleil
Ce qui nous donne en
km ?
Le voisinage : les étoiles proches
Ces étoiles proches (10-1000 al), sont
celles qui dessinent les constellations.
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3 novembre 2016
La Voie lactée, le village
Vu depuis la Terre (à l'oeil nu):
Grand nuage de
Magellan
- des milliers d'étoiles dans tout le
ciel (selon position).
- une trainée blanche (et sombre)
partageant le ciel en deux parties
égales.
- quelques nébulosités galactiques
et extragalactiques.
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3 novembre 2016
L'agglomération
La Voie lactée
n'est pas seule...
…et le sera de
moins en moins.
10 Mal
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3 novembre 2016
La Voie lactée dans l'Antiquité
Le blé d'Isis ou le Nil
céleste pour les
égyptiens, le lait
d'Héra pour les grecs
...
Dans la mythologie ...
Zeus, désirant rendre Héraclès
immortel, lui fit téter le sein de Héra
alors endormie. Celle-ci essaya
d'arracher Héraclès de son sein, et y
parvint en laissant une giclée de lait
s'épandre dans le ciel, formant ainsi la
Voie lactée.
Voie lactée = via lacta (latin) = galaxia (grec)
Le Tintoret - L'Origine de la
Voie Lactée (1575)
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3 novembre 2016
... ou plus "scientifiquement" :
Théophraste, disciple d'Aristote, voit la Voie lactée
comme le point de suture des deux hémisphères qui
réunit et forme la sphère céleste.
Mais Démocrite et Anaxagore, bien plus anciens, jugent
que cette blancheur céleste doit être produite par une
multitude "d’étoiles", trop petites pour être aperçues
distinctement.
© Léo Gayola
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3 novembre 2016
Le Cosmos ("l'ordre") et l'Univers ("le tout") dans
l'Antiquité
Le modèle artistotélicien
(Ptolémée dans
l'Almageste)
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3 novembre 2016
L'ère moderne
A la renaissance puis au XVII°, on
s'intéresse davantage au Système
solaire (Copernic, Galilée*), ce qui
donnera naissance à la mécanique
céleste moderne.
*Qui tout de même
valide la nature stellaire
de la Voie lactée
(lunette)
L'Univers connu ne dépasse toujours
pas le Système solaire (distances ...)
Naissance d'une pré-cosmologie au
XVIII° siècle
Naissance véritable de la cosmologie
au XX° siècle
© Guillaume Cannat
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3 novembre 2016
En 1750, l’astronome anglais Thomas Wright publia l’idée que la
Voie lactée pourrait être un ensemble aplati d’étoiles. Depuis la
Terre, placée à l’intérieur, un observateur verrait notre galaxie
comme une bande lumineuse étroite traversant le ciel. Wright émit
aussi l’hypothèse que certaines petites nébuleuses que l’on
observe au télescope pouvaient être d’autres ensembles,
similaires mais indépendants du nôtre ("centres sacrés").
En 1755, Emmanuel Kant proposa finalement l’idée que la
Voie Lactée est un disque plat formé d’étoiles liées entre
elles par la gravité. Les autres nébuleuses diffuses devaient
être des ensembles de même nature qu’il baptisa des
«Univers-îles».
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3 novembre 2016
Cartographier la Galaxie, un défi ancien et toujours d'actualité...
Soleil
La première carte de la Voie Lactée
(obtenue par comptage d’étoiles, et
donc à partir d’observations)
Caroline et William Herschel en
1785
Conférence UTL
3 novembre 2016
Le "Grand débat"
Le « Grand Débat » est le nom donné aux discussions
qui ont eu lieu dans le courant des années 1920 sur la
nature de ce qui était à l'époque appelé les « nébuleuses
spirales », et qui sont en fait des galaxies situées à
l'extérieur de la Voie lactée. Le débat portait sur la nature
et la distance de ces objets, et par suite de leur nature
galactique ou extragalactique.
Harold Shapley
Heber Doust Curtis
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3 novembre 2016
Céphéides
Henrietta Leavitt
(1868-1921)
Prototype de l'étoile variable
(John Goodricke 1784)
Périodicité d'une céphéïde
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3 novembre 2016
Supernovas
Moins précis, mais permettant
l'évaluation de distances plus
importantes ...
Courbes de luminosité des
supernovas de type I et II
Nous avons donc maintenant la
magnitude apparente (l'éclat, mesurable)
et la magnitude absolue (la luminosité
intrinsèque obtenue par analogie avec des
objets de même type connus)
ENSUITE ???
Galaxie du Moulinet (> 20 Mal)
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3 novembre 2016
La magnitude apparente et la distance
m - M = 5 log(D) – 5
où m est la magnitude apparente, M la magnitude absolue et
D la distance exprimée en parsecs (3,26 al).
Rappel :
Magnitude apparente
m1 - m2 = - 2,5 log l1/ l2
m1 est la magnitude de l’étoile 1.
m2 est la magnitude de l’étoile 2.
l est l'intensité lumineuse (en candela)
Avec comme référence Véga (m=0)
Quand m+1, intensité divisée par 2,5
Dans l'antiquité, classification des étoiles en 6 grandeurs : cette échelle des
magnitudes colle à la classification visuelle ancienne.
Conférence UTL
3 novembre 2016
La distance de M31
1,9 millions
d'années-lumière
(2,5 en fait)
Andromède est
extragalactique !
Et il y a
probablement des
milliers (millions,
milliards ?)
d'Andromèdes
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3 novembre 2016
Carte d'identité de la Voie
Lactée
- Du gaz, des poussières, des étoiles (200 milliards)
- Un disque (bras spiraux), un bulbe, un halo (une
barre ?)
- Des compagnons : nuages de Magellan …
- Un groupe local (cube de 10 Mal) d'une trentaine de
galaxies dont M31 (Andromède)
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3 novembre 2016
Séquence de Hubble :
Classification des
galaxies selon :
- tailles relatives
disque/bulbe
- aplatissement
- forme des éventuels
bras...
Quelle catégorie pour la Voie
lactée ?
- petite barre
- bras assez ouverts
SBc ?
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3 novembre 2016
Séquence de Hubble
NGC1335 (type SBc)
Grand Nuage (irrégulière)
M87 (type E0)
M32 = E2
M110 = E6
Andromède (type Sb)
Galaxie du Sombrero (type S0)
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3 novembre 2016
La loi de Hubble et l'expansion de L'Univers
En astronomie, la loi de Hubble énonce que les galaxies
s'éloignent les unes des autres à une vitesse
approximativement proportionnelle à leur distance :
Hubble 1929
v = H0 x d
où H0 est la constante de Hubble
Conférence UTL
3 novembre 2016
Effet Doppler Fizeau
Hubble démontre donc :
- l'expansion de l'Univers
- la possibilité de déterminer la
distance des galaxies grâce à leur
vitesse d'éloignement (radiale) et donc
avec pour seule information la lumière
reçue (décalage spectral) !
Mais pour les
cosmologistes purs et
durs, le décalage spectral
des galaxies lointaines
N'EST PAS UN EFFET
DOPPLER !
Vidéo
v = H0 x D
D= v/H0
z=(λ-λ0)/λ0
v = c.z
(non relativiste)
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3 novembre 2016
Le Big Bang
Ce modèle non stationnaire a été désigné pour la
première fois sous le terme ironique de « Big
Bang » lors d’une émission de la BBC, The Nature
of Things (dont le texte fut publié en 1950), par le
physicien britannique Fred Hoyle, qui lui-même
préférait les modèles d'état stationnaire.
Idées reçues :
L'expansion de l'Univers implique le Big Bang
Le Big Bang est une explosion
Toutes les galaxies s'éloignent
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3 novembre 2016
Le Fond diffus cosmologique, une preuve du BB ?
Prédiction théorique puis
découverte fortuite (bruit)
C'est le rayonnement électromagnétique issu, selon le modèle standard
de la cosmologie, de l'époque dense et chaude qu'a connue l'Univers par
le passé, le Big Bang. Bien que généré à époque très chaude, ce
rayonnement a été dilué et refroidi par l'expansion de l'Univers et
possède désormais une température très basse. Le domaine de
longueur d'onde dans lequel il se situe est celui des micro-ondes, entre
l'infrarouge et les ondes radio.
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3 novembre 2016
Le champ profond de Hubble (1995)
On approche l'Univers jeune...
Hubble Deep Field
10 jours
342 photos
3000 galaxies
> 10 milliards
d'années
2,5 min arcs
L'Univers, le pays
(règles, normes etc.)
HST/NASA
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3 novembre 2016
Toujours plus loin (vers le passé)
NASA
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3 novembre 2016
●
Restreinte ( 1905)
La relativité
- Dilatation et contraction du temps (Mercure)
- Dilatation et contraction des longueurs
- Equivalence masse/énergie E = mc²
- Relativité de la simultanéité
- composition des vitesses
Ne prend pas en compte les accélérations et la gravitation
●
Générale (1915)
"la gravitation est l'expression de la courbure de l'espacetemps"
FIN
MERCI A VOUS
Les villes éteignent le ciel
L'Homme en ne voyant plus le ciel se prive d'un sentiment cosmique
Jean-Pierre Luminet
Rencontre avec Jean-Pierre
Luminet
Vendredi 18 novembre de 17h à 19h
Librairie de Provence
Cours Mirabeau