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Quelques notions d’astronomie

Quelques notions d’astronomie
5 mars 2019 Patrick Belliot
La galaxie d'andromède

Quelques notions d’astronomie

« Univers » est le terme utilisé pour parler de l’ensemble de tout ce qui nous entoure. Beaucoup de questions sans réponse à son sujet (son expansion, le Big Bang, l’infini, la matière noire, etc…), et nous ne nous attarderons pas sur ces sujets. Ils sont certes passionnants, mais ils ne sont pas l’objet de ce topo qui a pour but d’évoquer quelques élémentaires notions d’astronomie.

Ces notions sont importantes pour ceux qui s’intéressent à leur environnement et aux éléments dans lesquels nous évoluons. Elles permettent également de remettre beaucoup de choses à leur place dans nos esprits.

Tout d’abord, parlons un peu des échelles et de la situation de notre planète la terre dans l’univers connu.

Le système solaire

La terre est une planète, elle tourne en 365 jours autour du soleil qui lui, est une étoile.

La terre n’est pas la seule à tourner autour du soleil, elle est accompagnée de trois autres planètes « telluriques » ou « rocheuses » : Mercure, Vénus et Mars. Plus loin, après une première ceinture d’astéroïdes, on trouve quatre autres planètes, beaucoup plus grosses, mais gazeuses : Jupiter, Saturne, Neptune et Uranus.

Depuis quelque temps, la « dernière » du système solaire, Pluton n’est plus considérée comme une planète pour diverses raisons trop longues à évoquer ici. Pluton est aujourd’hui considérée comme une « planète naine ».

La terre se situe entre Vénus et Mars, à 150 millions de kilomètres de distance du soleil.

Les planètes tournent autour du soleil plus ou moins sur un même plan, appelé  » l’écliptique ».

Ci-dessous, voici trois représentations différentes du système solaire.

Le système solaire

Le système solaire

Le système solaire

Ces images sont intéressantes, mais en fait, il est impossible de représenter notre système solaire à l’échelle sur une image ! En effet, les réelles distances et tailles des astres qui le composent sont difficiles à visualiser. En réalité les planètes sont très petites et surtout très loin par rapport au soleil.

Pour représenter le Système solaire à l’échelle (du Soleil jusqu’à Neptune)

Sur un terrain de 100 mètres (par exemple un terrain de foot) :

  • Le Soleil ferait 3 cm de diamètre (placer le soleil à une extrémité du terrain)
  • la Terre ferait 0,3 mm et serait à 3,2 m du soleil
  • Jupiter ferait 3 mm et serait à 16 m du soleil (au niveau de la ligne de la surface de réparation)
  • Neptune ferait 1 mm et serait à 100 m du soleil (placer Neptune à l’autre extrémité du terrain)

Impressionnant non ?

Et si la Terre est représentée par une sphère de 10 cm :

  • Le Soleil fait 10 mètres de diamètre (il est environ 100 fois plus gros) !
  • Neptune est à environ 35 km !

Ces quelques informations sont particulièrement utiles pour comprendre les distances et les premières échelles, celle du système solaire ! Pour compléter, je vous propose un passage de deux minutes particulièrement éclairant (comme d’habitude) de l’émission C’est Pas Sorcier :

Au delà du système solaire – L’année Lumière

Nous l’avons vu ci dessus, la terre se trouve à 150 millions de km du soleil. Neptune, de son côté orbite à 4,5 milliards de km du soleil.

Et vous comprenez bien que pour aller plus loin, il va nous falloir une nouvelle unité. En effet, si on continue à s’éloigner, nous allons rapidement parler en milliards de milliards de km. On ne va plus s’en sortir dans les chiffres.

C’est là qu’intervient la lumière.

La lumière, c’est un ensemble de particules qui se déplacent à grande vitesse, les photons. Et jusqu’à ce jour, nous n’avons rien trouvé de plus rapide qu’un photon. En effet, il se déplace dans le vide à environ 300000 km par seconde !

Là cela devient intéressant. Car lorsque l’on parle d’une année lumière, on parle de la distance parcourue par un photon, en…UNE ANNÉE !

Une année lumière représente donc une distance d’environ…….10 000 milliards de kilomètres……

Cela laisse songeur, non ?

Utilisons cette unité pour exprimer / visualiser les distances

  • La Lune est à 1,5 seconde-lumière de la Terre (environ)
  • La Terre orbite à 8 minutes-lumière du Soleil
  • La distance Terre – Mars varie entre 3 et 22 minutes-lumière
  • Neptune est située à un peu plus de 4 heures-lumière du Soleil
  • Fin 2013, la sonde Voyager 1 (objet humain le plus éloigné de nous, lancé en 1977) se situait à plus de 17 heures-lumière du Soleil

Au delà du système solaire – Les autres étoiles

Levons la tête et observons le ciel étoilé. Parmi les corps célestes visibles à l’œil nu, 99% de ce que nous voyons sont des étoiles. C’est à dire des boules de feu brûlantes, comme notre soleil. Elles sont toutes plus ou moins petites, moyennes, grosses ou énormes. Mais aussi plus ou moins jeunes, dans la force de l’âge ou très vieilles (ce qui va générer différentes couleurs). Et bien sûr, elles sont également toutes plus ou moins proches ou parfois très éloignées.

Une chose est sûre, les planètes ne brillant que par réflexion, nous ne pouvons voir que celles ne notre propre système. Et encore, pas toutes. En effet, depuis la terre, on ne voit clairement que Vénus, Mars, Jupiter et Saturne. Des planètes situées à quelques minutes-lumière et toujours sur le même plan de l’écliptique (que nous verrons sur une ligne allant d’est en ouest).

C’est la que la vitesse de la lumière nous est très utile pour comprendre les distances. Vous vous souvenez, nous sommes à 8 minutes-lumière du soleil. Neptune est à 4 heures-lumière.

Et bien l’étoile la plus proche de nous, « Alpha du Centaure » appelée également « Proxima du Centaure« , se situe à 4,22 années-lumière !

Vous visualisez un peu les écarts ? Vertigineux n’est-ce pas ! Et entre les deux ? …..Du vide.

Et là nous parlons bien de l’étoile la plus proche. Pour les autres, en fonction de leur taille et de leur puissance, nous les voyons alors qu’elles se trouvent à des dizaines, des centaines, voire des milliers d’années lumières !

Et bien sûr, la lumière qui a mis tout se temps à parvenir jusqu’à nous, nous montre une image de l’étoile telle qu’elle était à ce moment là ! Plus on regarde loin, plus on regarde une image venue du passé !

Au delà des étoiles – Les galaxies

Il se trouve qu’en y regardant de plus près, (en fait en regardant bien plus loin), les astronomes ont découvert des corps célestes encore plus éloignés de nous que les étoiles : Les Galaxies. Il s’agit d’amas de centaines de milliards d’étoiles.

Ci-dessous, la Galaxie d’Andromède, « astre » le plus éloigné de nous visible à l’œil nu. Elle se trouve à 2,55 millions d’année lumière ! On y dénombre environ mille milliards d’étoiles, et son diamètre est d’environ 220000 années-lumière.

La galaxie d'andromède

C’est un incroyable objet céleste qui par sa taille et sa distance ne peut que nous remettre les pendules à l’heure, en particulier quand on arrive à la distinguer, par un soir de temps clair et étoilé, juste en levant la tête et en ouvrant les yeux. (Cela dit, avec une bonne paire de jumelle, c’est encore mieux).

Les astronomes ont réalisé de multiples clichés de la galaxie d’Andromède, la plupart du temps via des satellites comme Hubble, et en utilisant plusieurs spectres de lumière, comme celui-ci dessous, dans les infra-rouges. Dans ce « disque », mille milliards d’étoiles :

La galaxie d'andromède

Il y a également celui-ci, particulièrement impressionnant,

La galaxie d'andromède

Pour clôturer la mise en échelle que constitue le premier échelon indispensable à connaître quand on parle du ciel et de l’univers, c’est ce que je trouve le plus fou.

Le plus fou c’est que la galaxie d’Andromède n’est pas seule, mais que les galaxies sont elles même très nombreuses. On parle aujourd’hui de « groupes » et « d’amas » de galaxies. Elles seraient des dizaines de milliers à tournoyer dans l’univers connu !

Notre connaissance de l’univers s’arrête là ! On regarde aujourd’hui si loin en arrière (à cause de la vitesse de la lumière), qu’on arrive à voir les galaxies telles qu’elles étaient peu de temps après le big bang. Le Big Bang est un « modèle cosmologique » qui évoque une « explosion », ou plutôt une expansion rapide de l’univers voilà 13,8 milliards d’années.

C’est pareil à ce niveau, il reste beaucoup de questions sans réponse. Mais déjà, tout ce qu’on en sait est impressionnant. Si vous voulez en savoir plus je vous laisse vous documenter la dessus, il suffit de taper « Big Bang » dans votre moteur de recherche favoris et d’ouvrir la fiche Wikipédia sur ce sujet. Avec cela on a déjà de quoi se cultiver copieusement…

En attendant, le satellite doté de son télescope ultra puissant, Hubble, nous a ramené entre 2003 et 2014 des clichés sans cesse améliorés appelés « Hubble Ultra Deep Field  » pour « Champ Ultra Profond ». Ces clichés montrent, sur un tout petit morceau de ciel, plusieurs milliers de galaxies. C’est le cliché le plus lointain que nous aillons, et il est évidemment vertigineux.

Ciel profond Hubble

La voie lactée

Allez, on ne se laisse pas étourdir par ces galaxie lointaines et revenons par chez nous.

Car oui, je ne vous en ai pas encore parlé, mais notre système solaire évolue lui aussi dans une galaxie. On l’appelle « la voie lactée« , elle fait entre 100 et 120000 années lumière de diamètre, on y dénombrerait entre 150 et 250 milliards d’étoiles. Notre système solaire se trouve à environ 28000 années lumière de son centre.

La voie lactée tourne également sur elle-même et notre soleil, âgé de 5 milliards d’années, aurait déjà fait 25 tours. Il aurait « 25 années galactiques » ! Ce n’est pas mignon ça, sur cette échelle le soleil est en pleine force de l’âge !

Ci dessous, « La Voie Lactée ». Personne ne l’a jamais vu de l’extérieur, les représentations qui en sont faîtes sont donc basées sur le calcul et sur l’observation de galaxies similaires.

La voie lactée

 

Pourquoi ce nom, de « voie lactée » ? Et bien c’est à cause de cette couleur blanchâtre que l’on voit quand on l’observe depuis la terre. Nous sommes bien dans les bras d’un disque, et cette couleur laiteuse est dû à une grande quantité d’étoiles, des dizaines de milliards donc…Et le premier à l’avoir compris et démontré, c’est Galilée, au XVII ème siècle !

Ci dessous la Voie Lactée comme nous la voyons depuis la terre.

La voie lactée

Les constellations

Vous vous en doutez, l’observation du ciel ne date pas d’hier ! De l’antiquité, il nous reste, au delà de toutes les découvertes accumulées, quelque chose que tout ceux qui s’intéressent au ciel nocturne connaissent : Les constellations !

Une constellation est un ensemble d’étoiles suffisamment proches les unes des autres pour être reliées par des lignes imaginaires et créer des formes.

Ces étoiles sont plus ou moins brillantes, la plus brillante d’une constellation est appelée Alpha. Par exemple, l’Alpha du Scorpion est l’étoile Antarès, énorme géante rouge sur le point d’exploser. Mais il y a aussi Véga, de la constellation de la Lyre, Sirius de la constellation du Grand Chien ou Deneb, de la constellation du Cygne. Ci-dessous, voici la constellation du Cygne, Deneb étant à l’extrémité de la queue (ici en haut de l’image).

Constellation du cygne

On compte 88 constellations en tout

Mais d’un point sur terre, à un moment donné, on ne peut en voir qu’une vingtaine environ. Parce qu’on ne voit pas la même portion de ciel en Nouvelle Calédonie (hémisphère sud) et en France (hémisphère nord), et parce qu’on ne peut observer le ciel que la nuit, bien sûr.

Plus de la moitié d’entre elles ont été nommées par l’astronome grec Ptolémée (150 après JC). Quant à celles de l’hémisphère sud, Ptolémée ne pouvait les voir et ce sont les marins découvreurs européens qui les ont donc nommées. Ce qui fait que dans l’hémisphère nord nous avons des constellations comme Pégase, Andromède, Cassiopée, Orion ou Persée. Alors que dans l’hémisphère sud, nous trouvons Les Voiles, La Croix du sud, La Carène, Le Toucan, Le Sextant

Certaines sont très difficiles à distinguer, d’autres très faciles.

Chose à savoir, les constellation que l’on appelle « Constellations du Zodiaque » sont celles qui se trouvent sur le plan de l’écliptique. Donc sur la ligne est-ouest que parcourt le soleil pendant la journée, et les planètes pendant la nuit. Ces constellations peuvent donc être observées dans les deux hémisphères.

À un moment précis, par exemple aujourd’hui 05.03.19 quand je rédige cet article, le soleil est aligné avec une constellation du zodiaque. En l’occurrence, Le Verseau.  Les astrologues en déduisent des choses d’ailleurs, mais c’est une autre histoire.

En tout cas, il me semble intéressant pour la culture générale de tout marin qui se respecte de savoir retrouver quelques constellations de base comme Orion, la grande et la petite Ourse, Cassiopée, le Cygne, la Lyre, et dans l’hémisphère sud, La croix du Sud et le Centaure (avec son étoile Alpha, Proxima, la plus proche de nous).

La Grande OurseLa grande ourse

Orion

La constellation d'Orion

Constellation d'Orion

Hercule et La LyreConstellation Hercule et Lyre

Pour apprendre à les repérer, le plus simple c’est de se faire guider par quelqu’un qui les connait. Mais il y a aussi de nombreuses cartes du ciel ou applications, bien utiles pour s’y retrouver. Sachez qu’on utilise beaucoup les constellations très visibles comme Orion ou la Grande Ourse pour trouver les autres.

Par exemple, on prolonge la ceinture d’Orion pour trouver Sirius et Le Grand Chien, dans l’autre sens Aldebaran et Le Taureau. On prolonge la tête de la casserole formée par la Grande Ourse pour trouver l’étoile polaire et la petite Ourse. On prolonge la queue de la Grande Ourse pour trouver Arcturus et le Bouvier…

Étoiles et constellations remarquables

J’en ai déjà parlé plus haut, mais il y a quelques étoiles faciles à repérer dans le ciel, notables ou particulières :

  • L’étoile du berger : Ce n’est PAS une étoile ! C’est la planète Vénus, qui par sa proximité apparaît éclatante ! On la trouve à l’ouest le soir, elle apparaît peu de temps avant le coucher du soleil et va se coucher quelques heures après lui. À l’aube, elle apparaît également éclatante mais de l’autre coté, à l’est, peu de temps avant que le soleil ne se lève et nous la cache à nouveau.
  • Sirius dans la constellation du Grand Chien est l’étoile la plus brillante de toutes
  • Arcturus dans la constellation du Bouvier (Facile à repérer en prolongeant la queue de la Grande Ourse)
  • Antarès dans la constellation du Scorpion (L’étoile géante rouge la plus grosse que nous ayons dans notre champ visuel, elle est 700 à 900 fois plus grosse que notre soleil !!)
  • Betelgeuse et Rigel dans la constellation d’Orion (Ces deux étoiles sont faciles à repérer et très différentes, l’une est une énorme géante rouge en fin de vie, l’autre une étoile « supergéante bleue » produisant une lumière 40000 fois plus puissante que celle de notre soleil !)
  • Véga dans la constellation de la Lyre (jeune étoile relativement proche (25 années lumière seulement), il faut s’en méfier et l’observer de près parce que c’est de là que viennent les méchants dans Goldorak !)
  • Deneb dans la constellation du cygne
  • Altaïr dans la constellation de l’Aigle

=> Deneb, Véga et Altaïr forment un triangle qui en France en été est très haut et clairement identifiable. On l’appelle « Le Triangle d’été« .

Le triangle d'été

Un mot au sujet de l’étoile polaire

Cela va nous faire revenir sur terre.

Notre terre est donc une planète. C’est une sphère légèrement aplatie aux pôles,  d’une circonférence d’environ 40000 km.

Elle tourne sur elle-même, dans le sens inverse des aiguilles d’une montre (d’Ouest en Est), en 24 heures environ, c’est ce qui produit les phases de jour et de nuit et qui fait que les astres « se lèvent » à l’Est et « se couchent » à l’Ouest. Les étoiles ne bougent pas (à l’échelle de quelques années), c’est bien la terre tournant sur elle-même qui donne ce mouvement apparent !

Comme elle tourne autour d’un axe, l’axe des pôles nord-sud, si on trouve une étoile sur cet axe, le ciel donne l’impression de tourner autour de cette étoile. Et dans l’hémisphère Nord, on trouve celle que l’on appelle l’étoile polaire pile sur cet axe. Elle ne brille pas plus que les autres. Elle est juste toujours au nord, c’est la seule qui ne tourne pas.

Une image prise avec une pose longue montre clairement la rotation de la terre, et l’étoile polaire au milieu qui est bien la seule qui ne tourne pas.

Étoile polaire

 

Seule son élévation au dessus de l’horizon change au court de l’année et en fonction de la situation géographique (la latitude) de l’observateur.

Dans l’hémisphère Sud, il n’existe pas d’étoile visible située pile sur cet axe. L’étoile polaire est donc unique en son genre !

Comètes et étoiles filantes

Nous allons finir ce petit topo avec deux phénomènes à connaître également. Il ne faut pas confondre comètes et étoiles filantes.

Une comète est un astre constitué de roches, de poussières et de glace, en orbite autour d’une étoile. Elle peut mettre des centaines d’année avant de faire un tour complet. En tout cas, pour nous, une comète devient visible lorsqu’elle se rapproche du soleil.

En 1997, la comète Hale-Bopp a été visible pendant plusieurs semaines !

La comète Hale-Bopp

Les étoiles filantes

À contrario, les étoiles filantes sont des débris célestes (ou parfois de satellites de fabrication humaine) se consumant dans l’atmosphère terrestre en quelques secondes. Lorsque la terre, dans son voyage annuel autour du soleil, traverse un nuage de poussière céleste, nous avons droit à une « pluie d’étoiles filantes ».

On peut les appeler « Perséïdes » ou « Géminides » par exemple. C’est parce que le gros de l’observation se fera en direction des constellations de Persée ou des Gémeaux…

Étoile filante

Étoiles filantes

 

Voilà pour ce petit tour d’horizon au sujet de l’astronomie ! J’espère que cela vous a passionné autant que moi !

Petite précision, les images que j’ai sélectionnées pour illustrer cet article viennent de Wikipédia ! Vive WIKIPEDIA, n’hésitez pas à soutenir et participer à cet incroyable projet d’encyclopédie libre et collective !

Futurs articles au sujet de la NAVIGATION

Cet article fait partie d’un dossier NAVIGATION que j’ai prévu de compléter prochainement. Les thèmes que j’ai prévu d’aborder dans ce dossier sont :

  • Navigation et Carte Marine – Article d’introduction
  • Quelques notions d’astronomie (distances, galaxies, étoiles, planètes, comètes, constellations,  écliptique…) – C’est le présent article
  • Définitions et notions importantes en navigation (parallèles, méridiens, latitude, longitude, Mille nautique et nœud, Variation magnétique, relèvement, gisement, projection de Mercator, orthodromie et loxodromie…
  • Instruments et outils couramment utilisés pour la navigation (lochs, compas de route et de relèvement, sondeurs, radars, GPS, règle Cras, cartographie électronique…)
  • Le Cap et la route (Cap compas / magnétique / vrai, Route surface / fond. La dérive due au vent et le courant
  • Comprendre la carte marine, connaître les publications du SHOM

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À bientôt !

Patrick Belliot

Mata’i Nautisme

 

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