Pluton dans la tourmente… Club des astronomes amateurs de Laval 6 septembre 2006 Yvon LAbbé

Agenda Retour en classe ! Coup de tonnerre La courte histoire de Pluton Les grands moyens La lutte sorganise Sondage éclair Questions Références

Lois de Kepler Les lois de Kepler décrivent les propriétés principales du mouvement des planètes autour du Soleil. Elles ont été découvertes par Johannes Kepler à partir des observations et mesures de la position des planètes faites par Tycho Brahé. Copernic avait soutenu en 1543 que les planètes tournaient autour du Soleil, mais il les laissait sur les trajectoires circulaires du vieux système de Ptolémée, hérité de lantiquité grecque. Les deux premières lois furent publiées en 1609 et la troisième en Les orbites elliptiques, telles qu'énoncées dans les deux premières lois, permettent d'expliquer la complexité du mouvement apparent des planètes dans le ciel, sans recourir aux épicycles du modèle ptoléméen. Peu après, Isaac Newton découvrit en 1687 la loi de l'attraction gravitationnelle, induisant de celle-ci par calculs les 3 lois de Kepler. Retour en classe

Première loi = loi des orbites Les planètes décrivent des trajectoires elliptiques. Dans le référentiel héliocentrique, le Soleil occupe toujours l'un des deux foyers de la trajectoire elliptique des planètes qui gravitent autour de lui. À strictement parler, c'est le centre de masse qui occupe ce foyer ; la plus grande différence est atteinte avec Jupiter qui, du fait de sa masse importante, décale ce centre de masse de km ; soit 1,07 rayons solaires À l'exception de Mercure et Pluton, les ellipses que décrivent les centres de gravité des planètes ont une très faible excentricité orbitale, et leur trajectoire est quasi-circulaire. De cette première loi, on déduit par le calcul que le soleil exerce sur une planète une force centripète (qui ramène au centre).

Seconde loi = loi des aires Si S est le Soleil et M une position quelconque d'une planète, l'aire balayée par le segment [SM] entre deux positions C et D est égale à l'aire balayée par ce segment entre deux positions E et F si la durée qui sépare les positions C et D est égale à la durée qui sépare les positions E et F. La vitesse d'une planète devient donc plus grande lorsque la planète se rapproche du soleil. Elle est maximale au voisinage du rayon le plus court (périhélie), et minimale au voisinage du rayon le plus grand (aphélie). De cette deuxième loi, on déduit que le soleil exerce sur une planète une force inversement proportionnelle au carré de leur distance.

Troisième loi = loi des périodes Le carré de la période sidérale T d'un objet (temps entre deux passages successifs devant une étoile lointaine) est directement proportionnel au cube du demi-grand axe a de la trajectoire elliptique de la planète : De cette troisième loi, on déduit qu'il existe un facteur constant entre la force exercée et la masse de la planète considérée, qui est la constante de gravitation universelle, ou constante gravitationnelle. Cette formule avec celles de lellipse permettent de calculer les différents paramètres d'une trajectoire elliptique à partir de très peu d'informations. Johan Lambert ( ) montra que la connaissance de 3 positions datées permettaient de retrouver les paramètres du mouvement de corps se déplaçant dans le cosmos.

Forme Newtonienne de la troisième loi Newton comprit le lien entre les lois de la mécanique classique et la troisième Loi de Kepler. Il en déduit la formule suivante : où : T = période de l'objet a = demi grand axe de la trajectoire elliptique G = Constante gravitationnelle m 1 = masse de l'objet 1 m 2 = masse de l'objet 2

La ronde des planètes (2003) Mercure Vénus Terre Mars Jupiter Saturne Uranus Neptune Pluton Planètes telluriques (rocheuses) Planètes géantes gazeuses

Application de la 3 ième lois de Képler

En poursuivant les calculs…

Un peu plus loin…

On trouve une anomalie… …sinon une instabilité céleste, du moins une méconnaissance du système Plutonien.

Coup de tonnerre !

Union astronomique internationale Association internationale non gouvernementale avec pour objectif de coordonner les travaux des astronomes à travers le monde. Fondée en 1919, en vue de regrouper les projets de la Carte du Ciel, de lUnion solaire et du Bureau international de lheure (BIH). L'UAI compte parmi ses membres des organisations scientifiques de 60 pays ainsi que plusieurs milliers dadhérents individuels (9 040 en janvier 2005). LUAI est seule habilitée à donner leur nom aux objets célestes. Elle encourage lactivité des écoles en astronomie. Les langues officielles y sont langlais et le français. Sa permanence est située à lInstitut dastrophysique de Paris. LUAI organise de fréquentes rencontres scientifiques et tient une assemblée plénière tous les trois ans. Elle publie également un bulletin annuel.

Résolution 5A de lUAI Les "planètes" et autres corps de notre système Solaire, à lexception des satellites, se définissent en trois catégories distinctes de la façon suivante: (1) Une "planète" 1 est un corps céleste qui (a) est en orbite autour du Soleil, (b) a une masse suffisante pour que sa gravité surpasse les forces des corps rigides de telle sorte à atteindre une forme déquilibre hydrostatique (presque sphérique), et (c) avoir nettoyé le voisinage de son orbite. (2) Une "planète naine" est un corps céleste qui (a) est en orbite autour du Soleil, (b) a une masse suffisante pour que sa gravité lamène à une forme sphérique, (c) na pas nettoyé le voisinage de son orbite, et qui (d) nest pas un satellite. (3) Tout les autres objets en orbites autour du Soleil doivent être collectivement référés comme de « Petits corps du système Solaire".

En conséquence: Les huit « planètes » sont: Mercure, Vénus, Terre, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus, et Neptune. Pluton doit désormais être reconnue comme une « planète naine » (résolution 6A), plus spécialement comme un prototype dune nouvelle catégorie dobjets: les trans-neptuniens. Un processus sera établit pour assigner les objets « limites » dans la catégorie « planète naine » ou autres. Ces objets incluent la plupart des astéroïdes, des comètes et autres petits corps célestes.

Lhistoire de Pluton Au début du 20iè siècle, lastronome Percival Lowell, parmis dautres, fit des calculs afin de localiser une neuvième planète pour le système solaire. La recherche de cette planète fut inspirée par le fait que la découverte Neptune nexpliquait pas complètement les irrégularités de lorbite d Uranus. Les observations of Neptune montraient que celle-ci ne se comportait pas non plus comme attendu. Entre 1905 et sa mort en 1916, Lowell et ses collègues firent un balayage télescopique de la région où la planète devait se trouver, sans succès. La courte histoire de Pluton

Les successeurs de Lowell, au Lowell Observatory de Flagstaff en Arizona, installèrent un nouveau télescope et y appointèrent le jeune astronome Clyde W. Tombaugh afin de poursuivre les recherches. Clyde photographia le ciel et compara des photographies prisent à quelques jours dintervalle, à la recherche dobjets mobiles. Lhistoire de Pluton / 2

Le 18 février 1930, il trouva quelque chose qui sétait déplacé sur le fond du ciel par rapport à des plaques photographiques prisent les 21, 23 et 29 janvier. Cet objet était à cinq degrés de lemplacement prédit par Lowell. Lannonce de la découverte fut faite le 13 mars Lhistoire de Pluton / 3

Les premières suggestions de noms du nouvel astre furent: Atlas, Zymal, Artémis, Persée, Vulcain, Tantale, Idana et Chronus. Le New York Times suggéra Minerva. Des journalistes proposèrent Osiris, Bacchus, Apollo, Erebus. La veuve de Lowell proposa Zeus, puis opta pour Constance.. De nombreuses personnes suggérèrent de la nommer « Lowel ». Le personnel de lobservatoire de Flagstaff où fut faite la découverte proposèrent Chronos, Minerva et Pluton. Quelques mois plus tard, la planète fut officiellement nommée Pluton, originalement suggéré par Venetia Burney, une écolière de 11 ans, de la ville dOxford en Angleterre. Cette planète qui règne sur une région obscure du ciel parmi les étoiles fut nommée Pluton (initiales de Percival Lowell) daprès le dieu Romain du monde inférieur, seigneur de la mort et dispensateur de richesses. Lhistoire de Pluton / 4

Ce quon connaît de Pluton: Pluton est de nature rocheuse, couverte dune épaisse couche de glace deau mêlée de méthane gelé. Au plus près du Soleil, une mince brume de méthane et dazote se dégage de lastre. La surface apparaît rosée au télescope, indiquant la présence de carbone, avec des calottes polaires blanches. En 1978, lastronome Américain Jim Christy découvrit que Pluton avait un satellite ! Ce satellite a un diamètre de plus de la moitié de celui de Pluton ! Il est vingt fois plus près de sa planète que la Lune ne lest de la Terre !

Il fut nommé Charon, daprès le personnage mythologique qui fait traverser le Styx aux âmes des morts. Charon ressemble à Pluton, mais est trop petit pour garder son méthane, de sorte que sa surface est probablement de glace pure. Pluton et Charon sont probablement constellés de cratères. Ils sont si petits quils pourraient nêtre que des astéroïdes. Ils sont si proches que les forces de marées ont figées leurs rotations et leurs orbites respectives, de sorte quils se présentent toujours la même face ! Tel que vu de la surface de Pluton, Charon est suspendu et semblerait immobile dans le ciel. Pluton et Charon sont donc un système astral double. Ce quon connaît de Pluton / 2

Clyde Tombaugh ( )

1 ier juin 1997

Vu par Hubble Les grands moyens !

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La lutte sorganise !

Debate Lingers Over Definition for a Planet, By KENNETH CHANG,, September 1, 2006KENNETH CHANG Plus de 300 scientifiques ont signés une pétition de protestation contre la définition de planète telle que décidée par lUAI. En tant quastrophysiciens et astronomes, nous nutiliseront pas cette définition! Plusieurs scientifiques sont en désaccord avec la définition, autant par la façon dont elle fut décidée, que par son manque de fondements. Les signataires incluent des scientifiques de la NASA, des astronomes dobservatoires importantes, des professeurs duniversités et des étudiants gradués.

Débat à propos de la définition… LUAI exclue Pluton parce quelle est localisée parmi de nombreux corps glacés, au sein dun anneau de débris connu sous le vocable de ceinture de Kuiper. Cela choque des scientifiques parce quimprécis. Par exemple, la terre na pas nettoyé tous les astéroïdes qui croisent son chemin. Même Jupiter, la plus grosse planète, na pas entièrement fait le ménage dans son voisinage; des astéroïdes connus sous le nom de Troyens partagent son orbite. Le docteur Sykes dit que cette définition nest pas fonctionnelle et quil nest pas le seul à le penser. Avec le docteur Stern, il organisera lan prochain une conférence internationale pour revoir la question. Il ajoute: Je pense que la communauté est prête à ce moment- ci à organiser une discussion éclairée et en venir à un consensus que lUAI naura qu à entériner plus tard.

Sondage éclair: Pour ou contre la décision de lUAI vs Pluton ?

Questions ?

Références Astronomie et astrophysique, Marc Séguin et Benoît Villeneuve, ml &en=59ce9d3e001b8909&ei=5088&partner=rssnyt&emc=rss&pagewanted= print