Le 8 juin 2004: Vénus passe devant le Soleil Une opportunité pour un projet éducatif européen et international

2 Vénus 2004

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5 Le passage du 8 juin 2004

6 Carte de visibilité

7 La sphère céleste La vision du ciel nocturne peut nous laisser croire que tous les astres sont à la même distance de la Terre: ils sont tous sur une sphère céleste. Comment mesurer leurs distances?

8 La mesure des distances La parallaxe ou triangulation ou comment mesurer la distance à un objet sans se déplacer…

9 La parallaxe La méthode de la parallaxe ne permet de mesurer que des distances dobjets proches parce que la base du triangle ne peut excéder la taille de la Terre. Le Soleil est trop loin: seuls Mars et Vénus sont accessibles. La Terre et la Lune à léchelle: la mesure est déjà délicate…

10 La troisième loi de Képler Kepler ( ) le cube du demi grand axe dune planète divisé par le carré de sa période de révolution est une constante pour toutes les planètes Ainsi, si on connaît une distance entre deux planètes, on connaît toutes les autres, et de là, la distance des étoiles et des galaxies

11 Orbites de la Terre et de Mercure j 223j346j469j592j 5115 j Terre j Mercure 87,97 j Révolution synodique j Retour de la même conjonction t Si Mercure était dans la plan de l'écliptique 1 1

12 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

13 Parallaxe de Mars (1672) Cayenne Paris R D Mars

14 Distance avec Vénus : méthode de Halley a a b b c c Les positions relatives des cordes donnent la parallaxe de Vénus On remplace une mesure d'angle par une mesure de temps

15 Effet complet de la parallaxe Hors du méridien l'effet parallactique se complique – –si le Soleil est vers le levant la planète est retardée – –si le Soleil est vers le couchant la planète est avancée Diagrammes à l'instant t Centre de la TerreSurface t Changement de la longueur de la corde (effet de latitude) Retard ou avance supplémentaire des phases (effet de longitude) Déplacement à vitesse non uniforme (rotation de la Terre) Changement de la longueur de la corde (effet de latitude) Retard ou avance supplémentaire des phases (effet de longitude) Déplacement à vitesse non uniforme (rotation de la Terre) Vénus observée à t

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

17 Vénus 2004 P. Gassendi La première observation d'un passage sera celle de Mercure par Pierre Gassendi à Paris: les lois de Képler sont vérifiées… Il écrit à son ami Wilhelm Schickard, professeur à Tübingen : "Le rusé Mercure voulait passer sans être aperçu, il était entré plutôt qu'on ne s'y attendait, mais il n'a pu s'échapper sans être découvert, je l'ai trouvé et je l'ai vu; ce qui n'était arrivé à personne avant moi, le 7 novembre 1631, le matin".

18 Passages de Mercure LE PASSAGE DE MERCURE DU 7 NOVEMBRE 1677 E. Halley Ses prédictions et recommandations furent publiées dans les Philosophical transactions of the Royal Society en 1691, 1694 et Ses prédictions et recommandations furent publiées dans les Philosophical transactions of the Royal Society en 1691, 1694 et Ce passage de Mercure fut observé par Edmond Halley à l'île de Sainte-Hélène, où il s'était rendu pour établir un catalogue des étoiles du ciel austral. Halley imagine alors une méthode pour calculer la parallaxe solaire en mesurant la durée des passages en plusieurs lieux présentant une grande différence de latitude. Il affirme que les passages de Vénus seront plus profitables, la planète étant plus grosse, moins rapide et plus proche que Mercure. Il estime qu'une mesure des instants des contacts intérieurs avec une précision de 1 seconde permettrait de connaître la parallaxe avec une précision de 1/500 de seconde d'arc. Les passages suivants de Vénus devant se produire en 1761 et 1769, Halley laisse à ses successeurs le soin de réaliser les observations.

19 J. Horrocks ( ) Né à Liverpool dans un milieu très modeste Éducation élémentaire et largement autodidacte En 1635 (il a 16 ans!) il applique les lois de Kepler au mouvement de la Lune Il fait le calcul de prédiction des passages de Vénus et prévoit celui de 1639 Il observe le passage de 1639 Il meurt le 3 janvier 1641 à 22 ans.

20 Les observations dHorrocks (Venus in Sole Visa) Il effectue trois mesures à la hâte avant le coucher du Soleil tdistance (") 3h h h h50Coucher Diamètre de Vénus: 1' 16" Un vitrail de léglise de son village rappelle son observation

21 Visibilité du passage du 6 juin 1761 Projection de Hammer

22 Expéditions organisées pour le passage de 1761

23 Visibilité du passage de 1769

24 Expéditions organisées pour le passage de 1769

25 Les récits des expéditions Plus de pages de fac simile de récits épiques de voyages au bout du monde pour la mesure de lunivers sont disponibles.

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

27 Vénus 2004: le projet éducatif Refaire les mesures des siècles passés Faire appel aux jeunes 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 Favoriser les échanges entre jeunes de pays éloignés pour quils effectuent eux-mêmes le calcul

28 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)

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

30 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°

31 Circonstances locales

32 Calculez la distance Terre-Soleil Deux méthodes: Choisissez un correspondant éloigné Avec deux observations, calculez la distance Terre-Soleil Participez au projet VT-2004 Envoyez votre observation au serveur centralisé de calcul de la distance Terre-Soleil Une valeur sera déduite de toutes les observations Adresse: pour sinscrirehttp://vt2004.imcce.fr

33 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

34 Le s observations Ne JAMAIS regarder le Soleil sans protection. Utilisez des lunettes « éclipses » neuves 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 » neuves 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

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

36 Le passage de Vénus dans lart: plafond à lobservatoire de Paris

37 Passage de Vénus (observatoire de Paris, Prouha, 1878)

38 Passage de Mercure (Balla, 1914)

39 Le passage de Vénus en bandes dessinées

40 Le passage de Vénus et le projet VT-2004 Lobservatoire de Paris met à la disposition du public, des enseignants et de leurs élèves: - -des fiches pédagogiques -un livre de référence sur le passage de Vénus -un CD Rom de fac simile de documents historiques -louverture de sites dobservation le 8 juin à Paris et à Meudon -une exposition-accueil « Vénus au cœur du brasier » en mai et juin à lobservatoire de Paris -des conférences pour tous sur le passage de Vénus

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