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

Les passages de Vénus Historiquement, l’observation d’un passage de Vénus a été l’un des premiers moyens de mesurer notre univers. Nous souhaitons profiter de l’événement rare du 8 juin 2004 pour proposer aux jeunes de tous pays, étudiants et élèves, et aux clubs d’astronomes amateurs, de refaire eux-mêmes cette mesure fondamentale. Que va-t-il se passer le 8 juin prochain?

Le passage du 8 juin 2004

Mouvement de la Terre et de Vénus 6 2 Si Vénus était dans la plan de l'écliptique t 1 0 j 4 2 91 7 3 182 3 5 1 8 4 273 5 365 6 456 Terre 365.25 j Vénus 224.70 j R. Synodique 583.92 j 7 547 8 584

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

Carte de visibilité

Description d'un passage : vu de la Terre Un passage de Vénus dure de 5 à 8h t1 t1 : 1e contact Pour qu’un 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. t2 t2 : 2e contact t4 t4 : 4e contact t3 t3 : 3e contact t1, t4 : contacts extérieurs t2, t3 : contacts intérieurs t1 - t2 : entrée de la planète t3 - t4 : sortie de la planète Les contacts extérieurs sont difficilement observables

Distance avec Vénus : Méthode de E. Halley b • a a • b • 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)

Distance de Vénus : Méthode de J. Delisle vue du centre de la Terre vue de la surface Dt Instant t Exploitation des décalages des temps d'entrée ou de sortie 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

L’exemple du passage de Mercure de mai 2003 Observation réalisée par le satellite « TRACE » montrant l’effet de parallaxe

Circonstances géocentriques Écliptique Pôle céleste Angle au pôle 8h 19m 43,5s UTC 5h 13m 33,2s UTC 5h 32m 49,8s UTC 11h 25m 53,8s UTC 11h 06m 37,1s UTC 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".

Circonstances locales 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° Maximum du passage à 8h 22m 53s UT hauteur du Soleil : 41,9° azimut du Soleil :283,5° 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 34sUTC Z=225,0° P=215,6°

Circonstances locales

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 XVIIIème 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 http://vt2004.imcce.fr Calculer soi-même l’unité astronomique à l’aide des formulaires disponibles http://www.imcce.fr/vt2004/fr/fiches.html

Visibilité du passage du 6 juin 1761 Projection de Hammer

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

L’exemple des passages récents de Mercure Les passages de Mercure sont plus nombreux mais plus difficiles à observer; ils nécessitent un télescope. Observation du passage de mai 2003 Observation du passage du 9 mai 1970 (tour solaire de l’observatoire de Meudon)

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

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

Les mesures de la distance Terre - Soleil Méthode date parallaxe distance " millions km Mars 1672 9.5 - 10 130 -140 Vénus 1761 8.3 - 10.6 125 - 160 Vénus 1769 8.5 - 8.9 145 - 155 Mars 1862 8.84 149 Flora 1875 8.87 148 Mars 1885 8.78 150 Vénus 1874 - 82 8.790-8.880 148.1 - 149.7 Éros 1900 8.806 149.4 Eros 1930 8.790 149.7 radar 1970 8.79415 149.5978 Viking+radar 2000 149.597870691

Durée de la phase centrale

DANGER 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 l’accès à l’oculaire de sortie ou au chercheur (à démonter).

Observer le passage avec les lunettes « éclipses »

Méthode d’observation sans danger

Méthode d’observation avec Solarscope ou Vénuscope

Méthode de projection Carton Carton de projection d’ombre Lunette Lumière solaire Oculaire

Observer avec un filtre « pleine ouverture » Chercheur à démonter

Le projet VT-2004 www.imcce.fr/vt2004/fr www.vt2004.org Des ressources sont à la disposition des enseignants, en particulier via les sites Internet consacrés au passage de Vénus de 2004: www.imcce.fr/vt2004/fr www.vt2004.org http://bass2000.obspm.fr

FIN Rendez vous en juin 2004