L’astronomie et les mystères du ciel Ecole Centrale du Bucarest Module d’enseignement interdisciplinaire 2010-2011 Le thème général L’astronomie et les mystères du ciel La problématique Comment les nouveaux moyens d’observation astronomique relèvent-ils les mystères du ciel?

Le sous-thème Le Soleil - Centre de notre vie La problématique Dans quelle mesure l’Évolution des moyens d’observation est parvenue a refléter l’influence de celui-ci?

Le plan 1.Le Soleil-Une petite histoire 2.Le Soleil-Présentation générale 2.1 Structure interne du Soleil 2.2Composition chimique 3.Les moyens d’observation du Soleil 3.1Les lunettes astronomiques et les télescopes 3.2Les radiotélescopes 3.3Le télescope spatial Hubble(HST) 4.Le Soleil en ondes 4.1 Ultraviolet 4.2 Infrarouge 4.3 X-Ray 4.4 La lumière 4.5 Les micro-ondes 5.Satelites utilises pour observer le Soleil 6.Le produit final 7.La bibliographie DE LUCRAT/SCHIMBAT

1.Le soleil-présentation générale Une petite histoire Les premières observation du spectre solaire ont été réalisées lorsque Fraunhofer découvrit les raies d’absorption en 1814-1815.Les premières observation spectrales d’étoiles n’ont été réalisées qu’en 1862-1863 par William Huggins et Angelo Secchi

2.1 Structure interne du Soleil Le Soleil Diamètre 1 390 000 km Masse 1.989x1030 kg Température 5800-15millions°C 2.2Composition chimique Hydrogène 73,46 % Hélium 24,85 % Oxygène 0,77 % Carbone 0,29 % Fer 0,16 % Néon 0,12 % Azote 0,09 % Silicium 0,07 % Magnésium 0,05 % Soufre 0,04 % Sa stiti sa spuneti cv despre zona convectiva…si celelalte

3. Les moyens d’observation du Soleil 3 3.Les moyens d’observation du Soleil 3.1 Les lunettes astronomiques et les télescopes Contrairement à celle-ci, le télescope utilise un miroir ( concave ou convexe ) comme objectif. Il lui faut également un deuxième miroir car, en effet, les faisceaux lumineux traversent entièrement le télescope pour être ensuite réfléchis par le premier miroir sur le second qui sert à dévier les rayons lumineux vers l’oculaire. La lunette astronomique est le premier moyen d’observation de l’univers que l’homme a découvert. Elle est l’ancêtre du télescope. Dans sa conception, elle utilise des lentilles convexes comme objectif et comme oculaire. Rien de changer

3.2 Les radiotélescopes Un radiotélescope est un télescope spécifique utilisé en radioastronomie pour capter les ondes radioélectriques émises par les astres. Ces ondes radio, bien que plus ou moins prédites par certains physiciens comme Thomas Edison et Oliver Lodge, ne sont véritablement découvertes qu'au début des années 1930 par Karl Jansky lorsqu'il cherche l'origine de certaines interférences avec les transmissions radio terrestres. Les radiotélescopes sont utilisés en fonction des longueurs d'ondes, pour l'étude du Soleil ou d’autres.

L’etude de ces ondes radios emises par le Soleil nous permet de connaitre les different constituants de celui - ci.En effet,les ondes radios sont les caracteristiques d’atomes ou de molecules,ells ont donc servi a l’homme pour la decouverte de nouvelles especes chimiques existant dans l’espace.

Le Radiohéliographe de Nançay (NRH)observe le Soleil de façon quotidienne et simultanée en 5 longueurs d’onde (0.7 m a 2 m, soit 450 a 150 MHz). Le Réseau Décamétrique de Nançay (NDA) est dédie a l’étude des environnements magnétises et ionises des planètes (principalement Jupiter) et du Soleil. NDA:Cet instrument, con¸cu pendant les annees 1975-78 sous la direction d’Andre BOISCHOT, fonctionne entre 3 et 30 metres de longueur d’onde, comporte 144 antennes log-spirales de 9 metres de hauteur et de 5 metres de diametre a la base, reparties sur une surface physique de 10.000 m2 NRH: Ses images sondent la couronne solaire a differentes altitudes entre 50 000 km et 500 000 km au dessus de la photosphere car le rayonnement provient de couches de la couronne de plus en plus exterieures a mesure que la frequence d’observation decroıt. NDA:Il s’agit d’un r´eseau phas´e qui observe en polarisation circulaire droite et gauche. La surface physique de l’antenne est r´epartie en deux surfaces effectives de 4000 m2 chacune. Les observations radio de ces objets r´ev`elent des ph´enom`enes variables (jusqu’`a des ´echelles de temps tr`es inf´erieures `a la seconde : sursauts ”millisecondes” de Jupiter, ´eruptions solaires et stellaires) et permettent donc d’´etudier la dynamique de ces environnements. Pour les longueurs d’ondes plus grandes, inobservables depuis le sol, les observations doivent ˆetre r´ealis´ees `a l’aide des sondes spatiales telles que Voyager, Ulysses, Galileo ou STEREO auxquelles l’instrument de Nan¸cay est scientifiquement associ´e. NDA:Les antennes log-spirales fixes du r´eseau d´ecam´etrique de Nan¸cay. La direction de vis´ee est fix´ee par le d´ephasage des signaux provenant des antennes. Les pylˆones sont point´es vers l’´el´evation moyenne de passage des sources ´etudi´ees (Soleil, Jupiter).

3.3Le télescope spatial Hubble (HST)   Caractéristiques du télescope Hubble: Organisation-Agence Spatiale Européenne / NASA Masse - 11 000 kg Lancement -24 avril 1990 Télescope: Longueur d'onde :visible, ultraviolet, proche infrarouge Instruments: ACS (Advanced Camera for Surveys) - installé en 2002 NICMOS (Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer) - installé en 1997 STIS (Space Telescope Imaging Spectrograph) : installé en 1997 WFC3(Wide Field Camera 3) - installé en 2009 COS(Cosmic Origins Spectrograph ) - installé en 2009

*comparatie : COMPOSITION DU TÉLESCOPE Le telescope “habillé”

Le Soleil en ondes

4.1Ultraviolet-SOHO ( SOlar and Heliospheric Observatory) λ=19,5nm λ=30,4 nm *Ces images proviennent de l'Extreme Ultraviolet Imaging Telescope (EIT) à bord de SOHO. ((*SOHO est un vaisseau spatial en orbite autour d'un million de miles au-dessus de la Terre, au point où la Terre et le Soleil de la gravité s'annulent)) *L'objectif principal de Soho est d'étudier la couronne solaire, le vent solaire et la structure intérieure du Soleil. *nm=nanometres *la lumière à 19,5 nm provient de «régions actives", où nous voyons souvent des boucles *a 30,4 nm l'image montre une partie de l'atmosphère du Soleil connu sous le nom de la chromosphère

4.2Infrarouge : NSO ( National Solar Observatory) *saviez-vous que le corps humain émet des rayons infrarouges? *La lumière infrarouge est la chaleur, comme celle que votre corps émet *l'image est prise à la lumière de longueur d'onde :λ=1083 nm *on peut voir quelques-unes des caractéristiques de la chromosphère et la couronne *Les taches solaires montrent où le gaz est plus dense *Cette image provient du National Solar Observatory de Kitt Peak, Arizona

*le terme «rayons X» désigne à la lumière de longueur d'onde inférieure à 10 nm *la photo ci-dessus a été prise avec une caméra qui voit la lumière de longueur d'onde comprise entre environ 0,3 et 4,5 nanomètres, la soi-disant "Soft X-ray." Rayons X, nous voyons proviennent de la couronne (( *pas tous couronne émet la même quantité de rayons X.)) *les films réalisés à partir de x-ray images montrent que la couronne est un "lieu«  orageux, en constante évolution et éruption. *Cette image provient du Soft X-Ray Telescope Sun sur Yohkoh, en orbite autour de 630 miles au-dessus de la Terre. ((* NOTE: Yohkoh Solar Observatory est actuellement déconnecté. La photo ci-dessus a été prise en Décembre 2001)) λ < 10nm 4.3 X-ray: Yohkoh

4.4 La lumière –onde visible Qu'est-ce que nous avons nommé «la lumière visible» peut être divisé en deux catégories: la lumière blanche et la lumière filtrée *Dans une photographie de la lumière blanche, on voit la partie du Soleil appelé le "photosphère". ((*Il a une température de 6.000 degrés Celsius,plus froide que la couronne.))

Lumière filtrée (on observe la cromosphere) Le filtre Calcium K λ=393,4nm Le filtre H-alpha λ= 656,3nm *Deux filtres sont utilisés pour l'observation du Soleil: «L'hydrogène Alpha" et "K Calcium«  *Le filtre H-alpha permet à la caméra voir seulement la lumière rouge de longueur d'onde : 656,3 nm *Le filtre Calcium K permet à la caméra voir  seulement la lumière bleue de longueur d'onde : 393,4 nm *Images lumiere blanche et Calcium-k vient de Big Bear Solar Observatory(Californie) *Images H-alpha vient de Learmonth Solar Observatory(Australie occidentale)

Le filtre H-alpha (lumière rouge) λ=656 nm *Filtre H-alpha admet la lumiere rouge à longueur d'onde de 656 nm. *L'image a été obtenue à Learmonth Solar Observatory

4.5Les micro-ondes λ =1,7 cm *Cette image est constituée des micro-ondes de longueur d'onde de 1,7 cm. *On voit la structure de l'atmosphère du Soleil près de la zone de transition entre l'atmosphère et la couronne

5.Satélites utilises pour observer le Soleil Pioneer 5 - (Mars 11, 1959) Pioneer 6 – Etats Unis Probe Solaire - 63.4 kg - (Décembre 16, 1965 - Présent) Pioneer 7 - Etats Unis Probe Solaire - 63 kg - (Aout 17, 1966 - ?) Pioneer 8 - Etats Unis Probe Solaire - 63 kg - (Décembre 13, 1967 - Présent) Pioneer 9 - Etats Unis Probe Solaire - 63 kg - (Novembre 8, 1968 - Mars 3, 1987) Skylab - Etats Unis Station Spatiale - (Mai 26, 1973) Explorer 49 - Etats Unis Probe Solaire - 328 kg - (Juin 10, 1973) Helios 1 – Allemagne de Ouest & Etats Unis Probe Solaire - 370 kg - (Décembre 10, 1974 - 1975) Solar Maximum Mission - Etats Unis Probe Solaire - (Février 14, 1980) Hubble(HST)- 24 avril 1990 Yohkoh - Etats Unis/Angleterre/Japon Probe Solaire - (Aout 31, 1991) Helios 2 - Allemagne de Ouest & Etats Unis Probe Solaire - (Janvier 16, 1976) Ulysses – Etats Unis & Europe Solar Flyby - 370 kg - (Octobre 6, 1990) SOHO – Probe Solaire d’Europe - (Décembre 12, 1995) Genesis – Etats Unis Vent Solaire Retour des échantillons - 8 Aout 2001

6.Le produit final *un affiche

7.La bibliographie http://skilan.pagesperso-orange.fr/SOLEIL/soleil-page-etude.htm http://jm.dutertre.free.fr/Information%20sur%20les%20planetes.htm http://system.solaire.free.fr/sytsolairechiffre.htm http://www.curiosphere.tv/ressource/18736-le-systeme-solaire http://www.le-systeme-solaire.net/modules.php?name=syssol&page=soleil – http://skilan.pagesperso-orange.fr/SOLEIL/soleil-page-histoire.htm http://skilan.pagesperso-orange.fr/SOLEIL/soleil-page-intro.htm http://mp01.free.fr/systsol/systsol.htm http://www.solarviews.com/eng/craft2.htm#sun http://soi.stanford.edu/science/obs_prog.html http://www.educnet.education.fr/orbito/pedago/soleil/soleil2.htm http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/31/99/39/PDF/Cedric_DV.pdf http://pgj.assoc.pagespro-orange.fr/Hubble.htm http://www.astroclubmarsan.net/telescopehubble.htm *Le sisteme solaire revisite,Eyrolles 2006,Mathiew Barthelemy,Emmanuel Desvoivres,Sylvain doute,Alain Herique,Wlodek Kofman,Jean Lilsten,Eric Qwirico,Bernard Schmitt,Sous la direction de Jean Lilensten *Astronomie sous la direction de Philippe de COTADIERE,Larousse 1994 *L’astronomie pour tous, Frammarion 2001, Jean-Louis Heudon

Le group de travail Rosu Daniela Stan Cristian Vasile Raluca Ana-Maria Urda Mihai Les matières impliques Physique Chimie L’épuipe pédagogique Ileana Patrichi -professeur de physique Maria Popescu -professeur de mathématiques Svetlana Bodnaras -professeur de français Angela Ditu -professeur de français