Transcript Presentation-des-Objets

PRESENTATION DES
OBJETS CELESTES
Qu’est-ce que l’astronomie?
Présentation globale du
système solaire
III) Autres objets célestes
I)
II)
I) Qu’est-ce que l’astronomie?
• Le mot "astronomie" provient de deux mots grecs:
astron, qui signifie "étoile", et nemein qui signifie
"nommer". L'astronomie désigne la science des astres,
des corps célestes et de la structure de l'univers. Dès
ses débuts (des milliers d'années avant que les Grecs
anciens ne commencent à étudier le firmament) cette
science a toujours reposé sur le même principe,
"nommer les étoiles".
•
L'astronomie s'est séparée de l'astrologie avec
l'apparition de la Physique (à l'époque de la
Renaissance). La démarche de l'astronomie est celle
d'une science et non d'une croyance.
II) Présentation du système
solaire
LE SOLEIL
• Pour nous,de tous les astres du ciel, le
Soleil est le plus important par sa lumière
et la chaleur qu’il nous procure.
• Sans lui, nous ne pourrions exister, pas
plus que les plantes et les animaux.
• La Terre serait un monde glacé,
continuellement plongé dans la nuit.
• Comme toutes les étoiles,le Soleil est une
boule de gaz brûlants; son principal
constituant, et de loin, c’est l’hydrogène.
• A notre échelle, cette boule est
gigantesque: son diamètre atteint 1391000
km (100 fois celui de la Terre).
• La température y est extrêmement élevée:
de 6000°C à 1000000°C selon les
différentes couches considérées
(photosphère, chromosphère, couronne)
• Hormis le Soleil, dont la taille
domine très largement celles
de tous ses autres membres,
le système solaire compte
quelques « gros » corps, les
planètes, et de nombreux
autres petits corps, les
comètes et les astéroïdes.
• Les planètes circulent autour du Soleil sur des
orbites à peu près circulaires et voisines du plan
de l'écliptique (plan de l'orbite terrestre). Par
ordre de distance au Soleil ce sont : Mercure,
Vénus, la Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus
et Neptune. Pluton a quant à elle été déclassée
le 24 Août 2006.
• Les quatre premières (Mercure,
Vénus, Terre, Mars) ont des
diamètres compris grosso modo
entre 5 000 et 12 000 km et des
masses volumiques entre 4 et
5,5 g/cm3. Elles sont rocheuses
et possèdent une surface solide.
Elles constituent l'ensemble des
planètes telluriques.
MERCURE
• Sa surface ressemble à
celle de la Lune, mais
recouvre un énorme
noyau de fer.
• Son diamètre à l’équateur
est de 4878 km (38% de
celui de la Terre).
• Elle se trouve en
moyenne à 58 millions de
kilomètres du Soleil.
• Elle tourne autour du
Soleil en 87,97 jours
terrestres.
VENUS
• Deuxième planète
du système solaire,
Vénus se trouve
entre Mercure et la
Terre. Très
brillante, elle se
remarque du
premier coup d’œil
dans le ciel.
• Longtemps, les astronomes l’ont imaginée
comme la sœur jumelle de la Terre. En
effet, les deux planètes ont presque la
même taille (12102 km de diamètre pour
Vénus contre 12713 km pour la Terre) et
pèsent à peu près aussi lourd. Elles sont
toutes les deux enveloppées de nuages
• De plus,leur distance au Soleil n’est pas
très différente (à 108 millions de km pour
Vénus contre 150 millions de km pour la
Terre).
• Cependant, Vénus est tout de
même plus proche du Soleil
que la Terre, et cela suffit à
faire une grande différence.
Un véritable enfer
Il ne faut pas se fier aux apparences:
• L’atmosphère de Vénus est irrespirable car
composée de gaz toxiques.
• Les nuages qu’elle renferme sont formés de
gouttelettes d’acide sulfurique, un produit
chimique très dangereux.
• Au sol, il règne une chaleur étouffante:
températures comprises entre 446°C et 482°C.
• Enfin, la pression est insupportable: environ 92
fois plus forte que sur la Terre (elle correspond à
celle qui s’exerce dans les océans à près d’un
kilomètre de profondeur)
LA TERRE
• Troisième planète à partir du Soleil, la Terre est
la planète sur laquelle nous vivons.
• C’est une boule rocheuse de 12713 km de
diamètre, lancée à 108000 km/h autour du Soleil
dans une ronde sans fin qui se renouvelle tous
les 365,25 jours.
• Une boule qui tourne aussi sur elle-même en un
peu moins de 24 heures, imposant à ses
habitants le rythme du jour et de la nuit.
• Une mince enveloppe de gaz, dessinant
autour d’elle une superbe auréole bleue, la
protège: c’est l’atmosphère, composée
d’air (78% de diazote et 21% de
dioxygène), et qui entretient la vie.
• L’une des principales originalités de la
Terre par rapport à ses voisines, c’est la
présence à sa surface d’immenses
étendues d’eau: les océans occupent 71%
de la surface du globe contre 29%
seulement pour les continents.
• La Terre possède un satellite
naturel: la Lune, qui nous
éclaire la nuit.
• La Lune est une « mini –
planète » (3476 km de
diamètre) sans vie, qui tourne
autour de la Terre à une
distance moyenne de 384000
km.
MARS
• C’est un désert au sol rouillé.
• Située en moyenne à 228 millions de
kilomètres du Soleil, elle en fait le tour en
687 jours terrestres.
• Son diamètre n’atteint que la moitié de
celui de la Terre (6796 km à l’équateur),
mais de toutes les planètes, elle est celle
qui ressemble le plus à la nôtre.
• Comme la Terre, elle connaît des saisons,
et la durée du jour y est presque la même
que sur nôtre monde.
• Elle est enveloppée d’une mince
atmosphère dans laquelle se forment des
nuages.
• Sa surface offre un aspect changeant
selon les saisons, et elle est parfois
balayée par de violentes tempêtes de
poussières.
• Enfin, des calottes de glace
qui fondent en été et se
reforment en hiver recouvrent
les régions polaires.
• Mars possède deux satellites
naturels: Phobos et Deimos
Phobos
Deimos
• Les quatre suivantes (Jupiter, Saturne,
Uranus, Neptune) ont des diamètres
beaucoup plus grands, compris entre
50 000 et 140 000 km et possèdent des
masses volumiques de l'ordre de 1 g/cm3.
• Elles sont essentiellement constituées de
gaz (hydrogène, hélium, méthane,
ammoniac,...). Pour cette raison, elles ont
été baptisées planètes gazeuses (on dit
parfois planètes géantes).
• Malgré leurs grands diamètres, elles
effectuent leur rotation en une dizaine
d'heures, raison pour laquelle les
structures de leurs « atmosphères » sont
étirées en bandes parallèles à l'équateur.
• De plus, ces planètes possèdent toutes
des anneaux (seuls ceux de Saturne sont
aussi grandioses).
• Enfin, elles possèdent toutes plusieurs
satellites naturels.
JUPITER
• Plus grosse planète du système
solaire, Jupiter est essentiellement
gazeux. Malgré son diamètre plus de
onze fois supérieur à celui de la Terre
(142796 km), il effectue une rotation
en moins de dix heures, sa révolution
autour du Soleil se faisant en 11 ans
314.8 jours terrestres.
• Ses caractéristiques visibles les plus
marquantes sont l'aplatissement de son
globe aux pôles ainsi que les structures
nuageuses alternativement sombres
(bandes) et claires (zones), sans oublier la
grande tache rouge.
• Cette planète géante peut contenir plus de
1300 planètes de la taille de la Terre!
• Enfin, elle possède de
nombreux satellites (28 ) dont
les quatre plus gros sont très
connus et aisément visibles
depuis la Terre: Europe, Io,
Callisto et Ganymède.
IO
EUROPE
GANYMEDE
CALLISTO
SATURNE
• Avec ses anneaux, Saturne est
incontestablement la planète la plus
spectaculaire à observer.
• Elle présente également la propriété
exceptionnelle d'avoir une masse
volumique moyenne de 0,69 g/cm3,
signifiant qu'elle flotterait sur l'eau !
• Saturne se trouve à près d’un
milliard et demi de kilomètres du
Soleil.
• Elle est moins grosse que Jupiter,
mais son diamètre à l’équateur
atteint tout de même 120660 km,
et sa masse 95 fois celle de la
Terre!
• Comme Jupiter, c’est une
boule géante d’hydrogène et
d’hélium, fortement aplatie aux
pôles par son mouvement de
rotation très rapide
• Comme Jupiter, elle
possède de nombreux
satellites (30) dont le plus
gros se nomme Titan.
Titan en vraies couleurs
URANUS
• Uranus présente la
particularité d'avoir son axe de
rotation quasiment couché
dans son plan de révolution.
• Elle se trouve en moyenne à
2875000000 km du Soleil.
• Avec un diamètre d’environ
50000 km et une masse
représentant près de quinze fois
celle de la Terre, Uranus est
encore une planète géante, bien
qu’elle ne puisse rivaliser avec
Jupiter et Saturne
• Elle tourne ainsi vers le Soleil
alternativement, chacun de ses pôles,
durant les 84 ans qu’elle met pour
accomplir sa ronde autour de l’étoile.
• Ainsi, pendant plus de 40 ans de suite, la
moitié de la planète connaît un jour
continuel, tandis que l’autre reste plongée
dans la nuit.
• Uranus, comme les autres, possède des
satellites naturels qui sont au nombre de
27.
NEPTUNE
• Neptune est la dernière grosse planète du
système solaire.
• Les bandes nuageuses y sont plus
marquées que sur Uranus.
• On y distingue également la Grande tache
sombre qui rappelle la Grande tache
rouge de Jupiter
• Son diamètre à l’équateur est de 48600
km (3,88fois celui de la Terre).
• Elle se trouve à une distance moyenne de
4504000000 km du Soleil.
• Elle effectue sa révolution autour du Soleil
en 164 ans 280 jours terrestres.
• Enfin, elle possède 13 satellites naturels.
• Son plus gros satellite c’est Triton.
Triton
PLUTON
• Le cas de Pluton est particulier, en ce
sens que, depuis 1992, on découvre une
série de petits corps semblables aux
astéroïdes, mais ayant leurs orbites audelà de celle de Neptune et dénommés
pour cette raison objets transneptuniens
(ou TNO selon l'abréviation anglaise).
Cette nouvelle ceinture d'astéroïdes porte
le nom de ceinture de Kuiper.
• Les diamètres des objets déjà découverts
sont de l'ordre de quelques centaines de
kilomètres et les plus gros rivalisent avec
Pluton. Il se dessinait donc une tendance
de plus en plus marquée à déclasser
Pluton de la famille des planètes et à ne
plus le considérer que comme un TNO.
• C’est fait depuis août 2006 : après
avoir découvert un TNO plus gros
que PLUTON, cette dernière n’est
désormais plus considérée comme
une planète mais comme une
planète naine au même titre que
Cérès, l’un des plus gros astéroïdes
connus.
• Pluton possède un satellite nommé
Charon.
Pluton et charon
PETITS CORPS
• D’autres corps autres que les
neuf planètes du système solaire
et leurs satellites, gravitent autour
du soleil.
• Entre les orbites de Mars et de
Jupiter, on a découvert un
grand nombre de petits corps,
les astéroïdes ou petites
planètes.
LES ASTEROÏDES
• On en compte actuellement une
vingtaine de milliers, mais on en
découvre de nouveaux chaque mois.
• Le plus gros, Cérès, atteint presque
1 000 km de diamètre, mais la
majorité ne dépassent pas un à
quelques dizaines de kilomètres.
• Les astéroïdes sont de petits corps
rocheux (parfois très riches en
métaux) qui ont subi, comme les
autres corps du système solaire, un
bombardement météoritique, dont les
cratères d'impact témoignent.
• La dimension et la masse de ces
corps sont trop petites pour que la
gravité soit capable de leur imposer
une forme à peu près sphérique.
EROS
• Parmi eux, Éros, photographié
par la sonde NEAR (Near
Earth Asteroid Rendez-vous)
qui s'est satellisée autour de
lui avant d'y être projetée
(image ci-dessous).
• L'astéroïde Gaspra. Mosaïque
d'images obtenues par la sonde
Galileo au cours de son périple vers
Jupiter. Dans sa plus grande
dimension, il ne mesure que 19 km.
• Les petits corps (moins de quelques
centaines de kilomètres) ne
parviennent pas à adopter la forme à
peu près sphérique des planètes.
Leur propre champ de gravité n'est
pas suffisant pour ce faire.
• Une surprise nous est réservée par
l'astéroïde Ida : on découvre, à droite
sur l'image, la présence d'un satellite,
Dactyl.
• La plus grande dimension de Ida est
de 58 km. Dactyl présente une forme
assez ronde de diamètre voisin de
1,5 km ; il gravite à quelque 90 km de
Ida.
Les comètes
• Selon le modèle de F. Whipple, une
comète consiste en une « boule de neige
sale », le noyau, en général de forme
irrégulière et dont les dimensions sont de
l'ordre du kilomètre.
• Les glaces du noyau se subliment à son
approche du Soleil, libérant gaz et
poussières qui forment une chevelure
(coma) ainsi qu'une ou plusieurs queues
suite à l'interaction avec le rayonnement et
le vent solaires.
• Les queues cométaires sont toujours
dirigées à l'opposé au Soleil.
• Les comètes circulent sur des orbites
en général très elliptiques
(allongées), qui les amènent pour
certaines (c'est le cas de la comète
de Halley) à traverser périodiquement
tout le système solaire.
Comète Ikeya-Seki
• Afin de rendre compte du fait que les
comètes se déplacent dans toutes les
directions dans le système solaire,
l'astronome Oort a été amené à postuler
l'existence d'un vaste réservoir de
comètes, de forme sphéroïdale, situé aux
confins du système solaire.
• Ce nuage, dont l'existence est toujours
hypothétique, est appelé le nuage d’Oort.
Il posséderait un rayon de l'ordre d'une
année de lumière !
III) Autres objets célestes
Les nébuleuses
• Ce sont des nuages de gaz et de
poussières qui flottent dans l’espace,
entre les étoiles.
• La plupart des nébuleuses s’étendent
sur plusieurs dizaines d’annéeslumière.
• Mais leur matière est si diluée qu’un
déménageur pourrait aisément en porter
sur le dos un volume gros comme la Lune!
• Elles renferment tout au plus une centaine
d’atomes par centimètre- cube, et offrent
ainsi aux savants la chance inespérée de
pouvoir étudier des phénomènes
impossibles à observer sur la Terre, où
même dans les laboratoires, on ne
parvient jamais à réaliser un vide aussi
poussé.
• La fameuse Nébuleuse de la Tête de
Cheval, la silhouette sombre d'un nuage
de gaz obscur sur fond rouge d'hydrogène
excité.
• Des stries verticales dans la nébuleuse
rouge témoignent de la présence d'un
champ magnétique qui contraint le gaz à
suivre ses lignes de champ.
Nébuleuse de la Tarentule
• 30 Doradus, aussi dénommée
Nébuleuse de la Tarentule, ou NGC
2070, est située dans le Grand Nuage
de Magellan, à quelques 170 000
années - lumière de la Terre.
• C'est une des plus grande régions
connues de formation d'étoiles dans
le Groupe Local de Galaxies.
• Comme nous pouvons le
constater sur les images cidessus, certaines nébuleuses
sont obscures, d’autres brillantes.
• Elles deviennent brillantes quand
une étoile proche les illumine,
sinon elles restent obscures.
Les galaxies
• Les étoiles ne sont pas réparties
au hasard dans l’Univers. Elles se
groupent en ensembles que l’on
nomme galaxies.
Galaxie d’Andromède
• On distingue habituellement notre Galaxie,
à laquelle appartient le Soleil, des autres
galaxies.
• Le Soleil n'est qu'une parmi les 200
milliards d'étoiles de cette galaxie spirale
barrée typique qui mesure environ 90 000
années lumière de diamètre.
• Voici un dessin de Notre Galaxie vue par
dessus.
• La Voie Lactée n’est autre que la trace
dans le ciel, de notre Galaxie vue par la
tranche.
• Elle renferme une telle accumulation
d’étoiles que nous ne pouvons pas les
distinguer individuellement.
Les amas ouverts
• On appelle amas ouverts les petits
groupes d'étoiles, essentiellement
présents dans le disque de notre Galaxie,
et dans celui d'autres galaxies spirales.
La Boîte à Bijoux
• ces ensembles stellaires comportent en
général quelques centaines ou quelques
milliers d'étoiles liées par la gravitation et
en orbite autour d'un centre de masse
commun.
• Il pourrait exister quelque 100 000 amas
ouverts dans la la Voie Lactée, dont
seulement 1% ont été catalogués pour
l'instant.
Les Pléïades
• Les six, parfois sept, principales étoiles
de cet astérisme sont visibles à l'oeil nu.
• Mais cet amas ouvert, situé, selon les
mesures (discutées) d'Hipparcos, à 400
années-lumière pourrait contenir, à
l'intérieur d'un domaine d'un diamètre de
30 années-lumière, jusqu'à 500 objets
(3000 si l'on compte les mini-étoiles),
certains très faibles.
• On ne voit en fait facilement que ses
étoiles bleues, chacune étant des
centaines de fois plus brillantes que le
Soleil.
• Les Hyades *** , qui constituent la partie
centrale d'un groupe assez dispersé,
l'amas du Taureau, comptent une bonne
centaine d'étoiles qui semblent toutes se
diriger dans la direction de la constellation
d'Orion.
• Les Hyades, vieilles de 600 millions
d'années, renferment moins d'étoiles
massives que les Pléiades.
Les Hyades
• Ces étoiles on en effet une existence
brève et sont ici mortes pour la plupart.
• Cet amas ouvert, distant de 130 annéeslumière, est le plus proche de la Terre. Le
mieux étudié aussi, sans doute.
• (NB : Aldébaran, l'étoile la plus brillante
sur la photo, n'appartient pas à l'amas).
• La Crèche, ou M 44 *** est un amas
ouvert vieux de 400 millions d'années,
dont les étoiles sont assez dispersées et
qui est visible à l'oeil nu comme une pâle
lueur d'un diamètre apparent comparable
à deux ou trois fois celui de la pleine Lune.
• Située à 580 années-lumière de nous, la
Crèche comprend deux à trois cents
étoiles.
Amas de la Crèche
Les amas globulaires
• Les amas globulaires sont des groupes
très serrés d'étoiles concentrées dans un
espace sensiblement sphérique de 50 à
300 années-lumière, et présentant une
surdensité marquée dans leur région
centrale.
• L'effectif de ces amas peut atteindre
plusieurs dizaines, parfois plusieurs
centaines de milliers, voire plusieurs
millions d'objets.
M13 (Hercule)
• On connaît actuellement plus de 150
amas globulaires dans notre Galaxie (la
moitié étant situés dans les directions des
constellations du Sagittaire, d'Ophiuchus
et du Scorpion).
M22 (Sagittaire)
• Ces objets, très différents des amas
ouverts, sont constitués des étoiles les
plus âgées que l'on connaisse : le plus
souvent au-delà de dix milliards d'années,
ce qui correspond à la période de
formation de la Galaxie.
• Ce qui signifie que leur formation en est
contemporaine.
• Les grosses étoiles, à courte durée de vie,
en sont pratiquement absentes.
Amas M3 (Chiens de Chasse)
• Omega Centauri = NGC 5139 est, avec
une magnitude de 4,17, l'amas globulaire
le plus brillant que l'on puisse observer.
• Son éclat en fait un objet visible à l'oeil nu.
• Sa distance est estimée à environ 20 000
années-lumière.
• Son diamètre apparent est comparable à
celui de la pleine lune.
• L'amas rassemble une dizaine de millions
d'étoiles dans une volume d'une
cinquantaine d'années-lumière de
diamètre.
Oméga du Centaure