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Le passage de Vénus du 8 juin 2004 J.-E. Arlot Observatoire de Paris-Institut de Mécanique céleste et de calcul des éphémérides.

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1 Le passage de Vénus du 8 juin 2004 J.-E. Arlot Observatoire de Paris-Institut de Mécanique céleste et de calcul des éphémérides

2 2 Les passages de Vénus Historiquement, lobservation dun passage de Vénus a été lun des premiers moyens de mesurer notre univers. Nous souhaitons profiter de lévénement rare du 8 juin 2004 pour proposer aux jeunes de tous pays, étudiants et élèves, et aux clubs dastronomes amateurs, de refaire eux-mêmes cette mesure fondamentale. Que va-t-il se passer le 8 juin prochain?

3 3 Le passage du 8 juin 2004

4 4 Mouvement de la Terre et de Vénus t 10 j Terre j Vénus j R. Synodique j Terre j Vénus j R. Synodique j Si Vénus était dans la plan de l'écliptique

5 5 Noeud ascendant Nœud descendant Une petite complication pour Vénus Terre Vénus. Soleil Inclinaison de l'orbite = 3.4° Passage de la Terre aux nœuds : - 7 décembre juin - - Conditions pour un passage : - - alignement Soleil - Vénus - Terre (584 j) - - au voisinage du nœud - - Combinaison très rare

6 6 Carte de visibilité

7 7 Description d'un passage : vu de la Terre Un passage de Vénus dure de 5 à 8hUn passage de Vénus dure de 5 à 8h t 1, t 4 : contacts extérieurs t 2, t 3 : contacts intérieurs Les contacts extérieurs sont difficilement observables t1t1 t 1 :1 e contact t2t2 t 2 :2 e contact t3t3 t 3 :3 e contact t4t4 t 4 :4 e contact t 1 - t 2 : entrée de la planète t 3 - t 4 : sortie de la planète Pour quun contact quelconque du passage soit visible en un lieu sur Terre, il faut et il suffit que le Soleil soit visible donc levé. Pour voir la totalité du passage, il faut se trouver en un lieu où le Soleil reste levé durant tout le passage. Il existe des lieux sur Terre où le Soleil va se lever puis se coucher (ou se coucher puis se lever) durant le passage. Pour quun contact quelconque du passage soit visible en un lieu sur Terre, il faut et il suffit que le Soleil soit visible donc levé. Pour voir la totalité du passage, il faut se trouver en un lieu où le Soleil reste levé durant tout le passage. Il existe des lieux sur Terre où le Soleil va se lever puis se coucher (ou se coucher puis se lever) durant le passage.

8 8 Distance avec Vénus : Méthode de E. Halley a a b b c c Les positions relatives des cordes donnent la parallaxe de Vénus On ne peut mesurer précisément ces cordes par rapport au Soleil – –Pas de repère accessible Mais la position des cordes est liée à la durée du passage On remplace une mesure d'angle par une mesure de temps – –Mesure beaucoup plus précise Écart de durée max ~ 15 mn. – –Mesure à 1 s ==> Parallaxe à 1/500 (Halley, 1716)

9 9 Distance de Vénus : Méthode de J. Delisle Avantages par rapport à la mesure de durée – –On supprime certains aléas de la météorologie – –On augmente le nombre de sites possibles (visibilité partielle) Inconvénients Datation de l'instant d'un phénomène et non mesure de durée – – exactitude des horloges Comparaison des dates en différents lieux – – connaissance très précise de la longitude ! Décalage maximum de 10 mn au lieu de 20 vue du centre de la Terre vue de la surface t Instant t Exploitation des décalages des temps d'entrée ou de sortie

10 10 Lexemple du passage de Mercure de mai 2003 Observation réalisée par le satellite « TRACE » montrant leffet de parallaxe

11 11 Écliptique Pôle céleste Circonstances géocentriques 5h 13m 33,2s UTC 5h 32m 49,8s UTC 11h 25m 53,8s UTC 11h 06m 37,1s UTC 8h 19m 43,5s UTC Angle au pôle Durée du passage général : 6h 12m 20,68s. Durée du passage de l'ombre : 5h 33m 47,26s. Distance angulaire géocentrique minimale : 10' 26,875". Distance angulaire géocentrique minimale : 10' 26,875". Durée du passage général : 6h 12m 20,68s. Durée du passage de l'ombre : 5h 33m 47,26s. Distance angulaire géocentrique minimale : 10' 26,875". Distance angulaire géocentrique minimale : 10' 26,875".

12 12 Circonstances locales Maximum du passage à 8h 22m 53s UT hauteur du Soleil : 41,9° azimut du Soleil :283,5° Fin du passage à 11h 23m 34s UT hauteur du Soleil : 63,5° azimut du Soleil : 346,4° Début du passage à 5h 20m 6s UT hauteur du Soleil : 12,4° azimut du Soleil : 249,3° Pour Paris : T1 : premier contact extérieur à 5h 20m 06s UTC Z=159,8°P= 117,7° T2 : premier contact intérieur à 5h 39m 48.s UTC Z= 164,2°P= 121,0° M : maximum à 8h 22m 53s UT distance entre les centres : 10 40,9 T3 : dernier contact intérieur à 11h 4m 20s UTC Z=228,9°P= 212,4° T4 : dernier contact extérieur à 11h 23m 34sUTCZ=225,0° P=215,6° Pour Paris : T1 : premier contact extérieur à 5h 20m 06s UTC Z=159,8°P= 117,7° T2 : premier contact intérieur à 5h 39m 48.s UTC Z= 164,2°P= 121,0° M : maximum à 8h 22m 53s UT distance entre les centres : 10 40,9 T3 : dernier contact intérieur à 11h 4m 20s UTC Z=228,9°P= 212,4° T4 : dernier contact extérieur à 11h 23m 34sUTCZ=225,0° P=215,6°

13 13 Circonstances locales

14 14 VT-2004: un projet éducatif européen Refaire les mesures des siècles passés Faire appel aux astronomes amateurs, aux lycéens et collégiens de tous pays, pour remplacer les astronomes du XVIII ème siècle Utiliser Internet pour remplacer les voyages lointains Envoyer ses mesures vers un centre de calcul situé à Paris pour déterminer la distance Terre-Soleil Calculer soi-même lunité astronomique à laide des formulaires disponibles

15 15 Visibilité du passage du 6 juin 1761 Projection de Hammer

16 16 VT-2004: les observations - Dater les contacts en temps universel UTC à 1s ou mieux + contacts extérieurs: difficiles + contacts intérieurs: plus faciles - Enregistrer des images: + autour des contacts pour interpolation + tout au long du passage pour mesurer la distance de Vénus au bord du Soleil: chaque image doit être datée en temps universel UTC à 1s ou mieux - Alimenter une base de données réutilisables à des fins pédagogiques les années à venir

17 17 Lexemple des passages récents de Mercure Observation du passage du 9 mai 1970 Les passages de Mercure sont plus nombreux mais plus difficiles à observer; ils nécessitent un télescope. Observation du passage de mai 2003 (tour solaire de lobservatoire de Meudon)

18 18 Les images des passages de Vénus Seuls nous sont parvenus les clichés réalisés en 1874 et 1882 Cliché photographique Daguerréotype

19 19 Effet de la "goutte noire" Détachement attendu Soleil L'identification des contacts est imprécise Avant le contact Soleil Contact intérieur Soleil ~10 s après le contact Soleil

20 20 Les mesures de la distance Terre - Soleil Méthodedateparallaxedistance "millions km Mars Vénus Vénus Mars Flora Mars Vénus Éros Eros radar Viking+radar

21 21 Durée de la phase centrale

22 22 Le passage du 8 juin 2004 Ne JAMAIS regarder le Soleil sans protection. Utilisez des lunettes « éclipses » à petite dose Sur des instruments : Utiliser UNIQUEMENT des filtres spéciaux « pleine ouverture » (filtres solaires densité 5) Utiliser une méthode de projection, mais attention: empêcher laccès à loculaire de sortie ou au chercheur (à démonter). Ne JAMAIS regarder le Soleil sans protection. Utilisez des lunettes « éclipses » à petite dose Sur des instruments : Utiliser UNIQUEMENT des filtres spéciaux « pleine ouverture » (filtres solaires densité 5) Utiliser une méthode de projection, mais attention: empêcher laccès à loculaire de sortie ou au chercheur (à démonter). DANGER

23 23 Observer le passage avec les lunettes « éclipses »

24 24 Méthode dobservation sans danger

25 25 Méthode dobservation avec Solarscope ou Vénuscope

26 26 Méthode de projection Lumière solaire Lunette Carton dombre Carton de projection Oculaire

27 27 Observer avec un filtre « pleine ouverture » Filtre pleine ouverture Chercheur à démonter

28 28 Le projet VT-2004 Des ressources sont à la disposition des enseignants, en particulier via les sites Internet consacrés au passage de Vénus de 2004:

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