Le 8 juin 2004: Vénus passe devant le Soleil Une observation rare pour un projet éducatif européen et international J.-E. Arlot Directeur de recherche.

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1 Le 8 juin 2004: Vénus passe devant le Soleil Une observation rare pour un projet éducatif européen et international J.-E. Arlot Directeur de recherche du CNRS

2 2 Vénus 2004

3 3Vénus En Mésopotamie : Innana en sumérien, fille du dieu Lune Sîn et sœur jumelle du dieu Soleil Shamash, déesse de l’amour et de la guerre. Héraclide (387 - 312 av J.C.) pense que Vénus et Mercure tournent autour du Soleil (et que la Terre tourne sur elle-même). Étoile du berger, elle est visible le soir Hespéros (Lucifer) ou le matin Phosporos (Vesper). En Grèce : Aphrodite, fille de Zeus et de Dioné dans l’Iliade, ou née de l’écume de la mer (écume = aphros). Épouse d’Héphaïstos (celui qui brille pendant le jour - Vulcain) forgeron des dieux, le fils difforme et boiteux d’Héra. Déesse de l’amour, de la beauté et de la guerre.

4 4Vénus. Chez les romains: à l'origine déesse des jardins et des champs, elle fut sous l'influence grecque d’Aphrodite à partir du IIe siècle av. J.-C. Elle était célébrée sous de multiples formes dans la Rome impériale.

5 5 Vénus Deuxième planète du système solaire

6 6 Vénus: des phases, comme la Lune

7 7 Vénus découverte par Galilée

8 8 Vénus: la sœur de la Terre

9 9 Vénus 2004 Une planète mystérieuse perpétuellement cachée derrière une atmosphère épaisse

10 10 Vénus: une surface observée par radar

11 11 Vénus: un lieu inhospitalier

12 12 La sphère céleste et la mesure des distances La vision du ciel nocturne peut nous laisser croire que tous les astres sont à la même distance de la Terre: la mesure de leur distance est l’un des problèmes les plus anciens.

13 13 La mesure des distances La parallaxe ou triangulation ou comment mesurer la distance à un objet sans se déplacer…

14 14 Mesurer une distance: la résolution d’un triangle La triangulation a b A ? B ? c? c a’ C Base

15 15 Définition: la parallaxe solaire horizontale moyenne a R  Terre La distance Terre Soleil n'est pas mesurable directement L'astronomie classique n'a accès qu'aux angles On mesure  et R pour calculer a R = 6400 km et a ~ 150x10 6 km Donc  ~ 10" ==> difficile à mesurer Question centrale de l'astronomie copernicienne Connaître la parallaxe horizontale d’un astre ou sa distance à la Terre est équivalent

16 16 La parallaxe La méthode de la parallaxe ne permet de mesurer que des distances d’objets 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 l’échelle: la mesure est déjà délicate… Comment faire?

17 17 La première mesure de distance: Eratosthène et les autres… Mesure de la distance Terre-Soleil ou mesure du rayon terrestre? On voit ici la nécessité d’avoir un modèle correct avant de faire une mesure

18 18 La mesure des distances La nécessité d’un modèle de système solaire (1): Ptolémée

19 19 La mesure des distances La nécessité d’un modèle de système solaire (2): Copernic

20 20 La mesure des distances La nécessité d’un modèle de système solaire (3): Tycho Brahé et Képler

21 21 Les lois de Képler Les lois de Képler: un modèle empirique de système solaire: -Les orbites des planètes sont des ellipses dont l’un des foyers est le Soleil -Les aires décrites par le rayon vecteur en des temps égaux, sont égales -a 3 /t 2 est une constante pour toutes les planètes

22 22 L’importance de la troisième loi de Képler Kepler (1571-1630) le cube du demi grand axe d’une 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

23 23 Vénus 2004 La troisième loi de Képler nous donne toutes les distances dans le système solaire à partir de la mesure d’une seule. Il ne nous reste plus qu’à mesurer une distance dans le système solaire…

24 24 Parallaxe de Mars (1672) Cayenne   Paris R D Mars

25 25 Parallaxe de 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

26 26 Comment calculer la distance Terre-Vénus A B d D Soleil Vénus H  Calcul approché: 1. H/  = d/(D-d) ~ 2.5  H en km R 2l h 2. h 2 = R 2 – l 2 - Pour deux cordes très voisines :  h =  l*l/h et  l = V  t : données angulaires On a donc H en longueur et en angle  Parallaxe Le Soleil n’est pas à l’infini mais la 3ème loi de Képler donne d/(D-d) Terre

27 27 Parallaxe de Vénus : méthode de J. Delisle Avantages par rapport à la mesure de durée On supprime certains aléas de la météorologie puisqu’un seul contact suffit On augmente le nombre de sites possibles (visibilité partielle) Inconvénients On cherche l'instant d'un phénomène et non une mesure de durée – –  exactitude des horloges On compare des dates en différents lieux – –  connaissance très précise de la longitude ! vue du centre de la Terre vue de la surface tt Instant t Exploitation des instants des contacts d'entrée ou de sortie

28 28 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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

29 29 Quand peut-on observer les passages de Vénus ? Si Vénus et le Soleil sont parfaitement alignés, Vénus apparaît sur le disque solaire comme dans le cas d’une éclipse partielle de Soleil par la Lune (durée ~ 8 heures) Ces passages sont très rares : - -derniers en 1874-1882 - -prochains en 2004 - 2012, puis en 2117 Seul celui de 2004 est complètement visible depuis la France Mercure passe plus souvent devant le Soleil (cf. mai 2003) mais est plus difficile à observer avec une parallaxe plus faible

30 30 Carte de visibilité

31 31 Visibilité de Vénus Terre fixe Soleil Conjonction inférieure Croissant visible après la conjonction inférieure Élongation ouest Phase gibbeuse Conjonction supérieure Élongation est Croissant visible après la conjonction inférieure Vénus à l’est du Soleil Visible le soir Vénus à l’est du Soleil Visible le soir Vénus à l’ouest du Soleil Visible le matin Vénus à l’ouest du Soleil Visible le matin

32 32 Mouvement de la Terre et de Vénus t 10 j 8 584 Terre365.25 j Vénus224.70 j R. Synodique583.92 j Terre365.25 j Vénus224.70 j R. Synodique583.92 j Si Vénus était dans la plan de l'écliptique 11 2 2 291 3 182 4 4 8 8 4273 5 5 5365 6 6 6 456 7 7 3 3 7 547

33 33 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 - - 5 juin - - Conditions pour un passage : - - alignement Soleil - Vénus - Terre (584 j) - - au voisinage du nœud - - Combinaison très rare

34 34 orbite de Vénus écliptique Noeud Relation conjonctions - passages 0.5° Passages vus de la Terre 0.2° 3.4 ° Conjonctions vues du Soleil

35 35 Récurrence des passages de Vénus Trouver un multiple p de la révolution draconitique RD qui est aussi un multiple q de la révolution synodique RS : donc tel que p. RD ~ q.RS. Et tel que la variation DL de la longitude de la Terre par rapport au nœud de Vénus soit inférieure à la distance critique Lo. Donc p.RD doit aussi être un multiple n de la saison de passage SP : p.RD ~ n.SP Pour Vénus : RS = 583,9213609 jours. RD = 224,6988946 jours. SP = 365,25133208 jours. p/q = RS/RD = 2,598683727 Approximation de RS/RD période : p. RD En jours p.RD - q.RS En jours n p RD - n.SP En jours dl au nœud descendant dl au nœud ascendant 2/12RD=449,398-134,524184,146 3/13RD=674,09790,1752-56,406 5/25RD=1123,494-44,348327,740 13/513RD=2921,0861,4798-0,925-53,1'-56,4' 382/147 382RD=85834,97 8 -1,4622350,91452,5'55,8' 395/152 395RD=88756,06 3 0,017243-0,010-0,6'-0,6' 2Lo=84,4’ 2Lo=74,8’

36 36 Passage du 14/12/2117 Nœud ascendant + 105,5 ans Lo=37,36’ Lo=42,16’ Passage du 6/06/2012 Nœud descendant + 8 ans Lo=42,18’ Lo=42,2’ Passage du 8/06/2004 Nœud descendant + 121,5 ans Lo=37,52’ Passage du 6/12/1882 Nœud ascendant + 8 ans Lo=37,4’ Récurrences des passages de Vénus ENCHANGEANTDENOEUD p.RDq.RSN (SP) dL lorsque l'on passe du nœud descendant au nœud ascendant dL lorsque l'on passe du nœud ascendant au nœud descendant 171.5 RD66 RS105,5+52.8'+73.7' 197.5 RD76 RS121.5+59.1'+48.7' dL au nœud ascendantdL au nœud descendant 13 RD5 RS8-56,4’-53,1’ Lo=37,29’ Passage du 9/12/1874 Nœud ascendant dL= - 56,68’ dL= 48,69’ dL= - 52,97’ dL= 52,77’ L=-24,70’ L=27,99’ L=-24,98’ L=27,80’ Vénus passant par le nœud de son orbite La Terre au même instant. L=31,98’

37 37 Vénus 2004 P. Gassendi 1592 - 1655 La première observation d'un passage sera celle de Mercure par Pierre Gassendi à Paris en 1631: 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".

38 38 Passages de Mercure LE PASSAGE DE MERCURE DU 7 NOVEMBRE 1677 E. Halley 1656 - 1742 Ses prédictions et recommandations furent publiées dans les Philosophical transactions of the Royal Society en 1691, 1694 et 1716. Ses prédictions et recommandations furent publiées dans les Philosophical transactions of the Royal Society en 1691, 1694 et 1716. 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.

39 39 J. Horrocks (1619-1641) 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.

40 40 Les observations d’Horrocks (Venus in Sole Visa) Il effectue trois mesures à la hâte avant le coucher du Soleil tdistance (") 3h15864 3h35810 3h45780 3h50Coucher Diamètre de Vénus: 1' 16" Un vitrail de l’église de son village rappelle son observation

41 41 Observations de W. Crabtree Observations faites à Manchester Nuages jusqu’à 3h35  10 min d’observation possible seulement ! Stupéfait de voir Vénus devant le Soleil, il en oublie de faire des mesures !

42 42 Les passages de Vénus au XVIIIème siècle Les longitudes sont mal connues. Les horloges ne conservent pas le temps. Les voyages sont lents (navigation à voile) Les voyages sont très onéreux. Personne n’a l’expérience de l’observation d’un passage de Vénus.

43 43 Visibilité du passage du 6 juin 1761 Projection de Hammer

44 44 Expéditions organisées pour le passage de 1761

45 45 Le passage du 6 juin 1761 Jean-Batiste Chappe d'Auteroche (1728-1769) partit à Tobolsk en Sibérie (observation réussie).Jean-Batiste Chappe d'Auteroche (1728-1769) partit à Tobolsk en Sibérie (observation réussie). Alexandre Guy Pingré partit à l’île Rodrigue (au nord deAlexandre Guy Pingré partit à l’île Rodrigue (au nord de Madagascar), (observation partiellement réussie). Guillaume Joseph Hyacinthe Jean-Batiste Le Gentil deGuillaume Joseph Hyacinthe Jean-Batiste Le Gentil de La Galaisière (1725-1792), partit observer le passage à Pondichéry. Malheureusement la ville de Pondichéry fut prise par les Anglais et il ne put observer. Quelques expéditions organisées par la France

46 46 Le voyage de Chappe d’Auteroche

47 47 Le voyage de Le Gentil Guillaume Joseph Hyacinte Jean Baptiste Gentil de la Galaisière (1725- 1792). Départ de France le 26 mars 1760 et arrivée à l'Île de France en mai. Problème pour repartir vers Pondichéry. Sac de Pondichéry par les Anglais en janvier 1761. Départ pour Mahé en mars 1761. Temps calme ! Arrivée le 24 mai : occupation anglaise  Demi-tour vers l'Île de France Le 6 juin : temps magnifique … en mer. Passage observé, sans valeur astronomique Il décide de rester dans l'océan indien pour des explorations géographiques, d'histoire naturelle et d'attendre le passage de 1769.

48 48 Récit de voyage de Le Gentil

49 49 Le voyage de Pingré Alexandre-Gui Pingré (1711-1796), astronome français Astronome, théologien, latiniste, historien, poète… Envoyé à l'Ile Rodrigues par l'Académie Possibilité d'observation entrée et sortie Départ en janvier 1761 ; Navire réquisitionné au Cap. Arrive finalement le 28 mai 1761. Le 6 juin : pluie toute la matinée  entrée manquée. Beau temps pendant le transit. Pluie lors de la sortie ! Arrivée des anglais sur l'Île peu après Retenu sur place pendant 3 mois (étude du milieu naturel) Son navire est attaqué au retour et il est débarqué à Lisbonne ".. nous fûmes réduits à la seule boisson ignoble de l'eau …"

50 50 Le passage du 6 juin 1761 Quelques expéditions organisées par la Grande-Bretagne Nevil Maskelyne (1732-1811) partit à Sainte-Hélène où il ne pût observer à cause des nuagesNevil Maskelyne (1732-1811) partit à Sainte-Hélène où il ne pût observer à cause des nuages Charles Mason (1728-1786), James Bradley et Jeremiah Dixon (1733-1779) partirent à Bencoolen (Sumatra), mais ne purent observer car les Français prirent la ville. Ils revinrent observer au Cap.Charles Mason (1728-1786), James Bradley et Jeremiah Dixon (1733-1779) partirent à Bencoolen (Sumatra), mais ne purent observer car les Français prirent la ville. Ils revinrent observer au Cap..

51 51 Résultats du passage de 1761 120 observateurs sur 62 sites (d’après S. Newcomb, 1959).120 observateurs sur 62 sites (d’après S. Newcomb, 1959). à noter que la plupart des sites avaient été sélectionnés par Halley (Bencoolen, Pondichéry, Batavia) en 1716. à noter que la plupart des sites avaient été sélectionnés par Halley (Bencoolen, Pondichéry, Batavia) en 1716. La mesure était trop imprécise: pourquoi? - La longitude des sites d’observation était mal connue - l’effet de « goutte noire » avait entraîné une imprécision de la détermination des contacts. 8.5" <  < 10.5" Résultats décevants : aucune amélioration par rapport à la mesure de la parallaxe de Mars.

52 52 Visibilité du passage de 1769

53 53 Le Passage de Vénus des 3-4 juin 1769 Les préparatifs du passage de 1769 furent faits par Lalande en France et Thomas Hornsby en Angleterre. Ce passage est plus favorable que celui de 1761 car un peu plus central. Les préparatifs du passage de 1769 furent faits par Lalande en France et Thomas Hornsby en Angleterre. Ce passage est plus favorable que celui de 1761 car un peu plus central. On bénéficie de l'expérience des passages de 1761. On bénéficie de l'expérience des passages de 1761. On va utiliser au total 27 lunettes achromatiques, alors qu'il y en que trois pour le passage de 1761. On va utiliser au total 27 lunettes achromatiques, alors qu'il y en que trois pour le passage de 1761. Circonstances générales Premier contact de la pénombre : le 3 à 19h 8m 31.2s Premier contact de l'ombre : le 3 à 19h 27m 6.7s Maximum du passage : le 3 à 22h 25m 20.3s Dernier contact de l'ombre : le 4 à 1h 23m 35.7s Dernier contact de la pénombre : le 4 à 1h 42m 11.2s Circonstances générales Premier contact de la pénombre : le 3 à 19h 8m 31.2s Premier contact de l'ombre : le 3 à 19h 27m 6.7s Maximum du passage : le 3 à 22h 25m 20.3s Dernier contact de l'ombre : le 4 à 1h 23m 35.7s Dernier contact de la pénombre : le 4 à 1h 42m 11.2s

54 54 Expéditions organisées pour le passage de 1769

55 55 Le Passage de Vénus des 3-4 juin 1769 Les Français Le Gentil resté à Madagascar, se rendit d'abord à Manille, puis à Pondichéry où un nuage fatal le priva de l'observation :"C'est là, le sort qui attend souvent les Astronomes. J'avois fait près de dix mille lieues; il sembloient que je m'avois parcouru un si grand espace de mers, en m'exilant de ma patrie que pour être spectateur d'un nuage fatal, qui vint se présenter devant le Soleil au moment précis de mon observation, pour m'enlever le fruit de mes peines & de mes fatigues". Le Gentil resté à Madagascar, se rendit d'abord à Manille, puis à Pondichéry où un nuage fatal le priva de l'observation :"C'est là, le sort qui attend souvent les Astronomes. J'avois fait près de dix mille lieues; il sembloient que je m'avois parcouru un si grand espace de mers, en m'exilant de ma patrie que pour être spectateur d'un nuage fatal, qui vint se présenter devant le Soleil au moment précis de mon observation, pour m'enlever le fruit de mes peines & de mes fatigues". Chappe accompagné de l'ingénieur géographe Pauly, du dessinateur Noël et de l'horloger Dubois ainsi que deux astronomes espagnols Vicente de Doz et Salvador de Medina se rendit en basse Californie sur la côte ouest du Mexique, près du Cap Lucas dans une mission espagnole portant aujourd'hui le nom de San José del Cabo. Chappe accompagné de l'ingénieur géographe Pauly, du dessinateur Noël et de l'horloger Dubois ainsi que deux astronomes espagnols Vicente de Doz et Salvador de Medina se rendit en basse Californie sur la côte ouest du Mexique, près du Cap Lucas dans une mission espagnole portant aujourd'hui le nom de San José del Cabo. L'observation du passage par Chappe et ses collaborateurs fut un succès, L'observation du passage par Chappe et ses collaborateurs fut un succès, Ils restèrent sur place pour observer l'éclipse de Lune du 18 juin 1769 afin de déterminer avec précision la longitude de leur lieu d'observation et succombèrent à une épidémie de typhus qui décima les trois quarts de la population, seul Pauly survécu à l'épidémie. Ils restèrent sur place pour observer l'éclipse de Lune du 18 juin 1769 afin de déterminer avec précision la longitude de leur lieu d'observation et succombèrent à une épidémie de typhus qui décima les trois quarts de la population, seul Pauly survécu à l'épidémie.

56 56 Le Passage de Vénus des 3-4 juin 1769 Les Anglais En novembre 1767, un comité spécial fut créé pour préparer l'observation du passage de 1769. Ce comité décida d'envoyer trois équipes d'observateurs. Une première équipe d'observateurs, formée de Dymond et Wales, se rendit à Fort Churchill dans la Baie d'Hudson. Une première équipe d'observateurs, formée de Dymond et Wales, se rendit à Fort Churchill dans la Baie d'Hudson. Une seconde équipe, formée par le père Maximilen Hell, assisté par l'astronome danois C. Horrebow et par un jeune botaniste Borgrewing, devait se rendre à Vardö, une petite île au nord de la péninsule scandinave. Une seconde équipe, formée par le père Maximilen Hell, assisté par l'astronome danois C. Horrebow et par un jeune botaniste Borgrewing, devait se rendre à Vardö, une petite île au nord de la péninsule scandinave. La troisième équipe devait se rendre dans les îles des mers du sud comme l'avait suggéré Thomas Hornsby. Cette dernière expédition, servit également à explorer les mers du Sud et fut confiée à James Cook, l'observation du passage de Vénus devant être faite à Tahiti, îles découvertes deux ans plus tôt par Samuel Wallis. L'observation à Tahiti fut faite par Charles Green et James Cook. La troisième équipe devait se rendre dans les îles des mers du sud comme l'avait suggéré Thomas Hornsby. Cette dernière expédition, servit également à explorer les mers du Sud et fut confiée à James Cook, l'observation du passage de Vénus devant être faite à Tahiti, îles découvertes deux ans plus tôt par Samuel Wallis. L'observation à Tahiti fut faite par Charles Green et James Cook.

57 57 Résultat du Passage de Vénus des 3-4 juin 1769 Finalement le passage de 1769 se solda par 151 observations professionnelles, réparties sur 77 sites. Finalement le passage de 1769 se solda par 151 observations professionnelles, réparties sur 77 sites. Quatre observations complètes du passage : Finlande, Baie d'Hudson, Californie, Tahiti. Quatre observations complètes du passage : Finlande, Baie d'Hudson, Californie, Tahiti. Écart maximal de ~ 23 mn (5h30mn à Tahiti, 5h53 à Vardoo) Auteur(s) Valeurs William Smith 8,6045" (1770) Thomas Hornsby 8,78" (1770) Pingré et Lalande 9,2" et 8,88" (1770) Pingré 8,80 (1772) Lalande 8,55"< P < 8,63" (1771) Planmann 8,43 (1772) Hell 8,70" (1773/1774) Lexell 8.68" (1771) et 8,63" (1772) Auteur(s) Valeurs William Smith 8,6045" (1770) Thomas Hornsby 8,78" (1770) Pingré et Lalande 9,2" et 8,88" (1770) Pingré 8,80 (1772) Lalande 8,55"< P < 8,63" (1771) Planmann 8,43 (1772) Hell 8,70" (1773/1774) Lexell 8.68" (1771) et 8,63" (1772) On peut conclure que la parallaxe est comprise entre 8,43" et 8,80", ce qui représente une nette amélioration par rapport aux valeurs obtenues après le premier passage qui donnaient une parallaxe comprise entre 8,28 et 10,60".

58 58 Les passages du XIX siècle On sait bien déterminer la longitude d’un lieu (télégraphe). On possède de bonnes horloges transportables. Les moyens de communication sont plus rapides (vapeur, canal de Suez). Les expéditions sont toujours très onéreuses. Une nouvelle méthode d’observation : la photo (Daguerréotype) On a l’expérience écrite de l’observation d’un passage de Vénus devant le Soleil. Une troisième méthode de mesure de la parallaxe : 1-Méthode de Halley : On compare les durées des passages => supprime le problème de la longitude. 2-Méthode de Delisle : On compare les instants des contacts => on doit connaître la longitude des lieux. 3-Mesure de la trajectoire et de la position du centre du Vénus sur le disque solaire. Une troisième méthode de mesure de la parallaxe : 1-Méthode de Halley : On compare les durées des passages => supprime le problème de la longitude. 2-Méthode de Delisle : On compare les instants des contacts => on doit connaître la longitude des lieux. 3-Mesure de la trajectoire et de la position du centre du Vénus sur le disque solaire.

59 59 Le passage du 9 décembre 1874

60 60 Le passage du 9 décembre 1874 Circonstances générales Circonstances générales Premier contact de la pénombre : 1h 38m 51.3s Premier contact de l'ombre : 2h 6m 33.4s Maximum du passage : 4h 7m 26.3s Dernier contact de l'ombre : 6h 8m 16.8s Dernier contact de la pénombre: 6h 35m 59.0s Circonstances générales Circonstances générales Premier contact de la pénombre : 1h 38m 51.3s Premier contact de l'ombre : 2h 6m 33.4s Maximum du passage : 4h 7m 26.3s Dernier contact de l'ombre : 6h 8m 16.8s Dernier contact de la pénombre: 6h 35m 59.0s Passage au nœud ascendant début décembre. Époque peu favorable à l’observation dans les lieux retenus L'observation du passage de 1874 fut possible des terres australes, de la Chine (Pékin), du Japon (Nagasaki) et du nord est asiatique.

61 61 Les Observateurs Les Français : Trois dans l'hémisphère boréal comportant : Une expédition en Chine à Pékin dirigée par Fleuriais. Une expédition en Chine à Pékin dirigée par Fleuriais. Une expédition au Japon confiée aux astronomes J. Janssen et F. Tisserand. Une expédition au Japon confiée aux astronomes J. Janssen et F. Tisserand. Une expédition en Indochine à Saïgon dirigée par Héraud. Une expédition en Indochine à Saïgon dirigée par Héraud. Trois dans l'hémisphère austral comportant : Une expédition à l'île Campbell confiée à Bouquet de la Grye. Une expédition à l'île Campbell confiée à Bouquet de la Grye. Une expédition à l'île Saint-Paul confiée au commandant Mouchez. Une expédition à l'île Saint-Paul confiée au commandant Mouchez. Une expédition en Nouvelle Calédonie à Nouméa confiée à André. Une expédition en Nouvelle Calédonie à Nouméa confiée à André. Les Anglais sous la direction de l'astronome royal Sir George Airy organisèrent cinq expéditions réparties sur huit stations d'observations : Une en Égypte à Alexandrie. Une en Égypte à Alexandrie. Une à l'île Rodrigues (devenue anglaise). Une à l'île Rodrigues (devenue anglaise). Une en Nouvelle Zélande à Christchurch. Une en Nouvelle Zélande à Christchurch. Deux aux îles Kerguelen à Port Christmas au site de la Baie de l'Observatoire et à Port Palliser. Deux aux îles Kerguelen à Port Christmas au site de la Baie de l'Observatoire et à Port Palliser. Trois aux îles Sandwich (actuellement archipel d'Hawaii) à Honolulu, à Owhyhee et à Atoui. Trois aux îles Sandwich (actuellement archipel d'Hawaii) à Honolulu, à Owhyhee et à Atoui. À ces expéditions il convient d'ajouter l'expédition privée de Lord Lindsay à l'île Maurice. À ces expéditions il convient d'ajouter l'expédition privée de Lord Lindsay à l'île Maurice. Les Anglais : En Russie le phénomène fut visible et observé depuis 24 stations réparties sur une grande partie du territoire allant de la mer du Japon jusqu'à la mer Noire. En Russie le phénomène fut visible et observé depuis 24 stations réparties sur une grande partie du territoire allant de la mer du Japon jusqu'à la mer Noire. Deux allemandes, une à l'île Maurice et l'autre au Kerguelen (l'Anse Betsy). Deux allemandes, une à l'île Maurice et l'autre au Kerguelen (l'Anse Betsy). Une expédition américaine au Kerguelen. Une expédition américaine au Kerguelen. Les autres :

62 62 L’Observation à St-Paul Fin juillet 1874 : départ de Paris. Fin juillet 1874 : départ de Paris. Le 2 août embarquement sur le paquebot l’Amazone. Le 2 août embarquement sur le paquebot l’Amazone. Le 9 août début de la traversée du Canal de Suez. Le 9 août début de la traversée du Canal de Suez. Le 14 août arrivée à Aden en Mer Rouge. Le 14 août arrivée à Aden en Mer Rouge. Changement de navire (Dupleix ) et départ vers la Réunion où ils arrivent le 30 août (Saint-Denis). Nouveau changement de navire : la Dives. Le 8 septembre départ vers St-Paul où ils arrivent le 22 au matin. Le 8 septembre départ vers St-Paul où ils arrivent le 22 au matin. Suite à une forte tempête trois ancres sont rompus. Le navire part à la dérive. Ils ne retrouvent l’île que le 1 octobre, où ils débarquent plus de 200 colis contenant le matériel. Le navire retour à la Réunion laissant les observateurs sur leur île. La probabilité de réussir l’observation était de 8 à 10%. Le temps est exécrable, la tempête fait rage le jour du passage et se calme juste à l’instant du début du passage. Le mauvais temps revient juste à la fin du passage (dernier contact intérieur). Plus de 500 clichés (poses) du passage sont réalisés. Un véritable succès! Le voyage du Commandant Mouchez à St Paul.

63 63 L’Observation à St-Paul

64 64 Les clichés de St-Paul Au total les observateurs de l’île St-Paul ramenèrent 124 plaques daguerriennes représentant 443 poses, et 47 plaques au collodion représentant 142 poses (on effectuait plusieurs poses par plaques). Au total les observateurs de l’île St-Paul ramenèrent 124 plaques daguerriennes représentant 443 poses, et 47 plaques au collodion représentant 142 poses (on effectuait plusieurs poses par plaques).

65 65 Le passage du 6 décembre 1882

66 66 Les mesures de la distance Terre - Soleil Méthodedateparallaxedistance "millions km Mars16729.5 - 10130 -140 Vénus17618.3 - 10.6125 - 160 Vénus17698.5 - 8.9145 - 155 Mars18628.84149 Flora18758.87148 Mars18858.78150 Vénus1874 - 828.790-8.880148.1 - 149.7 Éros19008.806149.4 Eros19308.790149.7 radar19708.79415149.5978 Viking+radar2000149.597870691

67 67 Les récits des expéditions Plus de 10000 pages de fac simile de récits épiques de voyages au bout du monde pour la mesure de l’univers sont disponibles.

68 68 Les images des passages de Vénus Seuls nous sont parvenus les clichés réalisés en 1874 et 1882 Cliché photographique Daguerréotype

69 69 Refaire la mesure en 2004: le projet européen VT-2004 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 http://vt2004.imcce.fr - Favoriser les échanges entre jeunes de pays éloignés pour qu’ils effectuent eux-mêmes le calcul avec un formulaire simplifié

70 70 Utiliser le côté pédagogique de l’événement Bien faire comprendre l’intérêt scientifique des phénomènes astronomiques comme les passages: - la détection des planètes extrasolaires - la connaissance des corps lointains du système solaire

71 71 Que mesurer lors du passage? Un passage de Vénus dure de 5 à 8 heures: celui du 8 juin de 5h 24 à 11h 24 UTC à Paris t 1, t 4 : contacts extérieurs t 2, t 3 : contacts intérieurs Les contacts extérieurs ne sont pas 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 Réaliser une base de données des observations pour refaire Virtuellement l’observation ultérieurement (projet LUNAP).

72 72 L’exemple 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 l’observatoire de Meudon)

73 73 L’exemple du passage de Mercure de mai 2003 Observation réalisée par le satellite « TRACE » montrant l’effet de parallaxe

74 74 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°

75 75 Circonstances locales

76 76 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: http://vt2004.imcce.fr pour s’inscrirehttp://vt2004.imcce.fr

77 77 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

78 78 Les 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 l’accès à l’oculaire 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 l’accès à l’oculaire de sortie ou au chercheur (à démonter). DANGER

79 79 Méthode de projection Lumière solaire Lunette Carton d’ombre Carton de projection Oculaire

80 80 Le Solarscope

81 81 Le passage de Vénus dans l’art: plafond à l’observatoire de Paris

82 82 Passage de Vénus (observatoire de Paris, Prouha, 1878)

83 83 Passage de Mercure (Balla, 1914)

84 84 Le passage de Vénus en bandes dessinées

85 85 Le passage de Vénus et le projet VT-2004 L’observatoire de Paris met à la disposition du public, des enseignants et de leurs élèves, des amateurs: - -des fiches pédagogiques -un livre de référence sur le passage de Vénus -un CD Rom de fac simile de documents historiques -l’ouverture de sites d’observation le 8 juin à Paris et à Meudon -une exposition-accueil « Vénus au cœur du brasier » en mai et juin à l’observatoire de Paris -des conférences pour tous sur le passage de Vénus -un site web très complet: www.obspm.fr/vt2004/frwww.obspm.fr/vt2004 -un serveur de calcul de l’UA: vt2004.imcce.fr

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