L’univers, c’est tout ce qui nous entoure. À son sujet, beaucoup de questions méritent d’être affinées (son expansion, le Big Bang, …) alors que d’autres restent sans réponse (l’infini, la matière noire, …). Nous ne nous attarderons pas sur toutes ces questions, certes passionnantes, mais qui n’ont pas d’objet dans ce topo dont le but est d’évoquer quelques notions élémentaires d’astronomie.
Ces notions élémentaires sont importantes pour ceux qui s’intéressent à leur environnement et aux éléments dans lesquels nous évoluons. Elles permettent de remettre beaucoup de choses à leur place dans nos esprits. Et tout bon marin, en tout cas c’est mon avis, devrait savoir un minimum de choses dans ce vaste domaine qu’est l’astronomie.
Bref, tout d’abord, parlons un peu des échelles et de la situation de notre planète, 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.
Elle 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, Uranus et Neptune.
Voici une phrase mnémotechnique pour mémoriser l’ordre les planètes (M V T M J S U N) « Me Voici Tout Mouillé, J’ai Suivi Un Nuage ».
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.
À noter que ces images, aussi intéressantes soient-elles, ne peuvent pas représenter la réalité, car sur une image de taille normale, il est tout simplement impossible de représenter notre système solaire à l’échelle !
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)
- 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 n’est-ce pas ? Et si la terre était représenté par une sphère de 10 cm :
- Le Soleil ferait 10 mètres de diamètre (car il est environ 100 fois plus gros) !
- Neptune serait à environ 35 km !
Ces quelques informations sont particulièrement utiles pour mieux se représenter les distances et les premières échelles, celle du système solaire.
Pour compléter, voici un passage de deux minutes particulièrement éclairant (comme d’habitude) de « 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, qui apparaît sous forme d’onde ou de particules (photons), se déplace à grande vitesse. Jusqu’à ce jour, nous n’avons rien trouvé de plus rapide que la lumière. En effet, elle 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. Il s’agit de boules de gaz extrêmement chaudes et si gigantesques que les forces de gravité y déclenchent des réactions de fusions nucléaires continues, comme dans notre Soleil.
On ne peut simplifier le discours au point de comparer les étoiles à des « boules de feux ». En effet, la température de ce que nous appelons communément « le feux » (autour de 1000°C) n’a vraiment rien à voir avec celle qui règnent au cœur des étoiles (de l’ordre de 15 millions de degrés) !
Les étoiles sont toutes différentes. Leurs taille varie beaucoup, il y en a des petites, des moyennes, des grosses et d’énormes. Mais aussi des 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 de nous, ou parfois très éloignées.
Une chose est sûre, les planètes ne brillant que par réflexion, nous ne pouvons voir, à l’œil nu, que celles de 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 depuis la terre sur une ligne allant d’est en ouest).
C’est là 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, du vide, du vide, et quelques rares morceaux de matières égarés dans l’immensité.
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 ce 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
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 :
Pour clôturer cette petite « mise en échelle », il me faut vous parler de 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 innombrables. 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 expansion très 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 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.
Sur cet incroyable cliché appelé « Ultra Deep Field » et réalisé par le télescope Hubble, on dénombre près de 10000 galaxies !
Mais depuis Noël 2021, Hubble est surpassé. Son successeur, le télescope spatial James Webb nous délivre dorénavant des images encore plus impressionnantes, toutes plus exceptionnelles les unes que les autres…
Si vous voulez les voir, je vous invite à visiter le site webbtelescope.org
Ci-dessous, un échantillon :
La voie lactée
Allez, ne nous laissons pas trop 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, en aurait déjà fait 25 tours. Il aurait donc « 25 années galactiques » ! Ce n’est pas mignon ça, à 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.
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 :
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 bien : 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).
En tout, 88 constellations
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 lorsqu’il fait 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 parcourent le soleil et les planètes. Ces constellations particulières peuvent donc être observées dans les deux hémisphères.
À tout moment, le soleil et les planètes sont donc alignés avec une constellation du zodiaque. Les astrologues en déduisent des choses d’ailleurs, mais c’est une autre histoire, il ne faut pas confondre astronomie et astrologie !
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 celle qui est peut-être la plus belle, le Scorpion, et dans l’hémisphère sud, La croix du Sud et le Centaure (avec son étoile Alpha, Proxima, la plus proche de nous).
La grande ourse
Orion
Hercule et la 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 Aldébaran 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
À noter : 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« .
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.
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 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 !
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…
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, heureusement qu’ils sont là, n’hésitez pas à soutenir et participer à ce super projet d’encyclopédie libre et collective.
À bientôt !
Patrick Belliot
PS : Un grand merci à mon ami Jean-Pierre Bonnefoy, astronome passionné, pour la relecture, la correction et ses précieux conseils concernant cet article !
Je vous invite à visionner cette conférence qu’il a faite à Tahiti (2019) et à La Rochelle (2020), « Fascinant ciel profond » :
