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QUESTIONS D'ASTRONOMIE

Page mise à jour le 14/10/2015

Quelques petites questions (et leurs réponses) dans le plus grand désordre.

Quelles sont les familles de corps célestes évoluant dans le systèmes solaires ? Quelle est la définition d'une planète ? Quelle est la définition d'une planète naine ? Qu'est ce qu'un plutoïde ? Que signifie le code provisoire d'un astéroïde ? Qu'est ce que l'excentricité d'une planète ?Quelles sont les unités de distances utilisées en astronomie ? Qu'est ce qu'une résonance ? Quelle est l'évolution du nombre de planètes "officielles" ? Pourquoi les étoiles scintillent et pas les planètes ? Combien de planètes sont-elles visibles en pleine nuit à l'œil nu ? Quelles sont les mesures angulaires de la voute céleste ? Qu'est-ce que le rasoir d'Occam ?
et en supplément SF : Qu'est que l'hyper espace ? Que sont les univers parallèles ?

Quelles sont les familles de corps célestes évoluant dans le systèmes solaires ?

- les planètes
- les planètes naines,
(dont les plutoïdes sont une sous-catégorie)
- les corps mineurs du système solaires (tout ce qui n'entre pas dans les deux catégories précédentes, c'est à dire les astéroïdes et les comètes)

Quelle est la définition d'une planète ?

La nouvelle définition de "planète" (Assemblée générale de l'Union Astronomique Internationale - 24 Août 2006 - Prague) :
Corps céleste en orbite autour du Soleil, qui a suffisamment de masse pour que sa propre gravité surmonte les forces rigides de corps de sorte qu'elle assume une forme hydrostatique d'équilibre
(presque ronde) et ayant dégagé le voisinage de son orbite.  Répondent à ce critère : Mercure, Vénus, Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus et Neptune. 

Quelle est la définition d'une planète naine ?
La définition est identique à celle des planètes à l'exception de la dernière condition. Une planète naine est une planète n'ayant pas dégagé le voisinage de son orbite.

Pluton est désormais classée comme "planète naine". en compagnie d'Eris, de Haumea, de Makemake et de Cérès (9/2008)

 

Qu'est ce qu'un plutoïde ?
C'est une planète naine dont le demi grand axe est supérieur à celui de Neptune. A ce jour sont classés comme Plutoïdes : Pluton, Eris, Haumea et Makemake (9/2008)


Que signifie le code provisoire d'un astéroïde ?
Ce code est composé de trois parties : L'année de la découverte, puis une première lettre désignant le numéro de quinzaine de la découverte,
(la lettre I n'est pas utilisée) le dernier élément est soit une lettre, soit une lettre indicé représentant le numéro d'ordre de la découverte à l'intérieur de la quinzaine (A pour le premier, Z pour le 25e, A1 pour le 26e, A2 pour le 53e...)
Par exemple : 2005 FY9
(aujourd'hui dénommé Makemake) signifie que le corps a été découvert en 2005 dans la 2ème quinzaine de Mars et qu'il est le (9x25=225)+24 = 249e corps découvert cette quinzaine. On aurait pu faire plus simple !

 

Qu'est ce que l'excentricité d'une planète ?
C'est à tort que l'on parle parfois de l'excentricité d'une planète, ce qui ne veut rien dire. Il faut parler de l'excentricité de son orbite. Sachant que les orbites des corps célestes sont des ellipses, l'excentricité exprimée par un nombre inférieur à Zéro, va indiquer le degré d'aplatissement de l'ellipse. Ainsi une excentricité égale à 0 signifiera que l'orbite est un cercle parfait, une excentricité de 0,5 une orbite à demi aplatie. Les comètes à longues périodes ont des excentricités supérieures à 0,9.

L'excentricité se calcule de la façon suivante e=1/2 grand axe-périastre/1/2 grand axe (ou ce qui revient au même e=apoastre-périastre/grand axe)

 

Quelles sont les unités de distances utilisées en astronomie ?
Objets s'approchant de la Terre à une distance inférieure de la distance moyenne Terre-Lune LD (Lunar distance) 1 LD = Distance moyenne Terre-Lune = 384.401 km

Dans le système solaire (et par extension dans tous les systèmes planétaires découverts

L'unité astronomique (ou UA)

Équivalent à la distance moyenne Terre-Soleil soit 150 Millions de Kilomètres (ou pour être très exact 149.597.870 km)
En année lumière 1 UA = 8 minutes/lumières

Distances des étoiles et des galaxies

L'année lumière

Distance parcourue par la lumière en une année, sachant que la vitesse de la lumière est de 300.000 km/seconde. Une année lumière équivaut approximativement à 63.240 UA

Le parsec

Distance à laquelle doit se trouver une étoile pour avoir une parallaxe de 1 seconde d'arc. Retenons qu'un parsec = 3,26 années lumière !
(la parallaxe est le décalage apparent de la position d'une étoile dans la voûte céleste observé de la Terre à 6 mois d'écart.)

Le kiloparsec et le mégaparsec Respectivement 1000 et un million de parsecs
 
Qu'est ce qu'une résonance ?
La résonance est une recherche d'équilibre orbital automatique entre deux corps qui gravitent autour d'un 3ème.
Ainsi  on dit que Pluton est en résonance 2:3 avec Neptune, cela veut dire que quand Neptune a accompli 3 révolutions, Pluton en a accompli 2.
Ce qui veut dire que la configuration orbitale réciproque de ces deux corps se répète à l'identique toutes les 3 révolutions de Neptune, (ou toutes les 2 révolutions de Pluton, puisque ça revient au même,) soit tous les 495 ans.
Cela veut dire au passage qu'une collision est impossible entre les deux corps
(déjà il faudrait qu'il soit sur le même plan, ce qui n'est pas le cas)  et que si collision, il devait y avoir, elle aurait déjà eu lieu, comme elle n'a jamais eu lieu, elle n'aura jamais lieu !
On fait parfois l'analogie avec les aiguilles d'une horloge, on peut ainsi dire que la petite aiguille est en résonance 1:12 avec la grande aiguille. En effet toutes les 12 heures le dessin animé de la pendule se répète à l'identique et certaines configurations sont impossibles (par exemple la configuration de cette horloge qui est aussi impossible qu'une collision Neptune/Pluton)

Principales résonances dans le système solaire

Saturne 5:2 Jupiter
Uranus 3:1 Saturne
Neptune 2:1 Uranus
Pluton et tous les plutinos 3:2 Neptune
 
 
 
Quelle est l'évolution du nombre de planètes "officielles" ?
 

dates

Nombre de planètes officielles

commentaires

Jusqu’en 1780

6

Mercure, Vénus, la Terre, Mars, Jupiter, Saturne

1781

7

Découverte d’Uranus (pris d'abord pour une comète, officialisé comme planète en 1783

1801

8

Découverte de Cérès, considérée alors comme une planète à part entière

1802

9

Découverte de Pallas

1804

10

Découverte de Junon

1807

11

Découverte de Vesta

1845

12

Découverte d’un 5ème astéroïde, Astrae. Une minorité de scientifiques s'interroge sur la nature de ces corps et sur le fait de savoir s'il est judicieux de les compter comme planètes. Le mot "astéroïde"  (proposé au début du 19e siècle par William Herschel) commence à apparaître.

1846

17

Découverte de Neptune (et avant : les astéroïdes Hébé, Iris, Flora, Métis)

1949 18 Découverte de l'astéroïdes Hygea.
de 1850 à 1900 8 Au fur et à mesures des nouvelles découvertes, de plus en plus d'astronomes adoptèrent la notion d'astéroïdes pour désigner les corps découverts entre Mars et Jupiter. Mais les débats furent longs, compliqués et passionnés.  Néanmoins, en 1900 il y avait consensus de la communauté scientifique pour dire qu'il y avait 8 planètes (on dénombrait le 1er janvier 1900, 452 astéroïdes !)

1930

9

Découverte de Pluton

2005

9 mais évolution vers 10 ou retour à 8 ?

Découverte de Eris (surnommé Xéna par son découvreur) dont le diamètre est supérieur à celui de Pluton ! La décision de l’union astronomique Internationale se fait attendre : ou bien Xéna sera la 10ème planète ou bien Pluton sera redéfini comme simple objet de la ceinture de Kuiper.

2006 8 + 3 L'union astronomique Internationale a tranché. Le système solaire se compose désormais de 8 planètes (exit Pluton) et de 3 planètes naines (Cérès, Pluton et Eris) famille susceptible d'évoluer en nombre rapidement)
2008 8 + 5 Makemake, puis Haumea accèdent au rang de planètes naines.

A noter que si l'on veut être exhaustif sur le sujet :
-, Dans le système héliocentrique le Soleil et la Lune étaient considérés comme des planètes, il en comptait donc 7 (la Terre n'étant pas comprise)
- En ce qui concerne les 9 premiers satellites découvert autour de Jupiter et de Saturne, la situation fut assez ambiguë : 
Galilée qualifia de planètes les 4 gros satellites de Jupiter, Huygens appela Luna Saturna l'astre appelé aujourd'hui Titan, quand à Cassini ils employait tantôt le terme de planète, tantôt celui de satellites (terme proposé par Kepler en 1611),
-
De 1859 à 1916, certains ouvrages faisaient mention de la planète Vulcain (entre Mercure et le Soleil)  dont on attribua la découverte à Urbain Le Verrier.

Pourquoi les étoiles scintillent et pas les planètes ?

Cette question contient un cliché tenace mais faux ! En fait les étoiles scintillent beaucoup, les planètes scintillent très peu.

Pour l'œil une étoile c'est un seul point extrêmement lumineux.
Une planète c'est un disque formé de minuscules petits points.

Dans les deux cas la lumière de l'objet traverse les turbulences de l'atmosphère terrestre et au lieu d'arriver en ligne droite parcours un très léger zigzag

Avec un seul point, ça provoque le scintillement
Avec plusieurs points les scintillements arrivent à se compenser  et on ne les voient pas nettement.

Par ailleurs, une étoile scintillera toujours davantage lorsqu'elle est aperçue à l'horizon terrestre que lorsqu'elle est au zénith. Et ce parce que la couche d'atmosphère que l'œil doit traverser pour voir l'astre est jusqu'à seize fois plus large. (le schéma ci-contre n'est pas à l'échelle)  Quand il s'agit d'une planète observée à l'horizon son scintillement est tout à fait perceptible.

Combien de planètes sont-elles visibles en pleine nuit à l'œil nu ?

Trois ! Mars, Jupiter et Saturne

Vénus et Mercure orbitant entre le Soleil et la Terre, on ne peut les voir qu'à la tombée de la nuit ou au lever du jour suivant leur position.

Quelles sont les mesures angulaires de la voute céleste ?

Le degré

La voute céleste est divisé en 360°
La diamètre angulaire de la Lune est de 0,5°. (et curieusement celui du Soleil est le même). Chaque constellation du zodiaque occupe en moyenne 30°

La minute d'arc

ou minute angulaire ou arcminute ou arcmin : chaque degré se divise en 60 minutes d'arc. La voute céleste contient donc 21.600 minutes d'arc

La seconde s'arc

ou seconde angulaire ou arcseconde ou arsec : chaque minute d'arc se divise en 60 seconde d'arc. La voute céleste contient donc 1.296.000 arcsec

La milliseconde d’arc (ou le milliarcseconde) la 1000ème partie de la seconde d'arc. Attention : le terme "milliarcseconde" doit bien se lire milli-arc-seconde et non pas milliard-secondes"

Qu'est ce que le rasoir d'Occam ?

Le rasoir d'Occam (ou principe de parcimonie ou principe d'économie) est une méthode heuristique (d'aide à la recherche). Elle n'est pas spécifique à l'astronomie et concerne l'ensemble des sciences. Cependant elle prend tout son intérêt lorsqu'on aborde les phénomènes "inexpliqués" et en particulier tout ce qui tourne autour des Ovnis.
Et, pourquoi Occam ? Parce que le principe a été énoncé par un moine philosophe franciscain anglais
(1285-1347)
En gros, il explique qu'en matière scientifique, lorsqu'on a affaire à un phénomène non compris, il est inutile d'aller chercher des hypothèses très compliqués faisant appel à des facteurs externes, si une explication peut être suffisante à l'aide de facteurs connus...
Par exemple avant d'accuser les esprits frappeurs d'avoir ouvert l'interrupteur électrique de votre chambre à coucher à 3 heures du matin, il est peut-être plus simple de se demander si le bouton n'était pas en équilibre instable, équilibre rompu par un claquement de porte au premier étage....
Le rasoir d'Occam n'est pas une loi, c'est une méthode heuristique  : dont le mode opératoire pourrait être celui-ci, "on recherche d'abord l'hypothèse la plus simple et si ça fonctionne on s'y arrête."
Attention toutefois, Occam ne dit pas que l'hypothèse la plus simple est toujours la bonne
(c'est bien pour cela que c'est n'est pas une loi)
Il ne faut pas non plus confondre "hypothèse la plus simple" et "bon sens populaire". Avec Occam on reste dans la démarche scientifique.
L'analogie du rasoir se réfère au fait de "sabrer" ou de couper de la théorie les variables ou concepts superflus qui introduisent inutilement toutes sortes de complications .
On parle aussi de principe d'économie puisque cette méthode permet la plupart du temps de faire l'économie d'explications compliquées et hasardeuses.
Pourquoi chercher "compliqué quand on peut trouvé "simple" ?

Et un peu de délire SF pour terminer..

Qu'est que l'hyper espace ?

Une invention de la science fiction, l'hyperespace (on parle aussi de subespace) est un moyen pour l'écrivain de faire balader des gens dans l'espace en contournant le problème posé par la limitation de la vitesse à celle de la lumière.
La théorie s'énonce comme suit : (
bien qu'il y ait des tas de variantes) Prenez le grand lac bleu de l'image, si vous voulez aller du point A au point B en n'utilisant qu'une dimension vous allez suivre la rive. Si vous utilisez une dimension supérieure, vous allez traverser le lac (le gain de temps est considérable). Appliquons maintenant cette théorie à l'espace et imaginons par facilité intellectuelle qu'il ait la forme d'un ruban épais non tendu. Nous retrouvons notre point A,  notre point B et notre raccourci...
On peut aller encore plus loin, de même que dans l'exemple du lac, il faut faire appel à une technologie nouvelle (le bateau) et à d'autres lois physiques
(ici le principe d'Archimède), les auteurs de SF se laissent à imaginer que cette incursion hyperspatiale pourrait se faire dans un environnement où les lois physiques seraient différentes. (tout est donc permis, du dépassement de la vitesse luminique au saut quasi instantané d'un point à un autre)
Hélas, malgré l'attrait de la théorie rien n'est jamais venu confirmer cette jolie chose
(il y a bien la théorie des trous de vers... mais on est loin du compte...)

Que sont les univers parallèles ?

La théorie des univers parallèles fut développée par les auteurs de science fiction. Un bon exemple fut  : L'Univers en Folie (What Mad Universe) de Fredrick Brown en 1949. Mais elle fut reprise en 1957 par le physicien américain Hugh Everett.  Il s'agissait pour lui de trouver une solution "élégante" au paradoxe du chat de Schrödinger, qui d'après la théorie quantique n'est ni mort ni vivant.
Pour Everett, le chat de Schrödinger ne se trouve pas dans une superposition d'états. Il y a en fait deux chats, l'un vivant, l'autre mort, qui font partie de deux univers différents. Les deux chats auraient donc une vie en tout point semblables jusqu'au moment de l'expérience où ils dissocient leur destin, chacun dans un univers.
Cette théorie qui donne le vertige n'a jamais pu être vérifiée.