De la Terre aux Étoiles
Mesure des distances Terre-Étoile
Dr Ir. Sébastien Combéfis
Cours d’été en Physique (UCL) Lundi 25 ...
Ce(tte) œuvre est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons
Attribution – Pas d’Utilisation Comme...
Distance Terre-Lune
Réflecteur lunaire
Renvoie les rayons lumineux dans la direction de leur provenance
Laser
Émis par des ...
Réflecteur en coin
Coin de cube
Permet de réfléchir un rayon dans la direction de leur provenance
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Parallaxe
Effet du changement de position de l’observateur sur ce qu’il perçoit
SMARTPHONE
123
Q
W
E R T Y U I O
PA
S D F G...
Parallaxe
Effet du changement de position de l’observateur sur ce qu’il perçoit
SMARTPHONE
123
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E R T Y U I O
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Parallaxe
Effet du changement de position de l’observateur sur ce qu’il perçoit
SMARTPHONE
123
Q
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E R T Y U I O
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Parallaxe
Effet du changement de position de l’observateur sur ce qu’il perçoit
SMARTPHONE
123
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E R T Y U I O
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Mesurer une distance
Données
Deux points d’observation séparés d’une distance h
Un angle α observé entre l’objet et l’autr...
Mesurer une distance
Données
Deux points d’observation séparés d’une distance h
Un angle α observé entre l’objet et l’autr...
Mesurer une distance
Données
Deux points d’observation séparés d’une distance h
Un angle α observé entre l’objet et l’autr...
Méthode de la parallaxe
Angle sous lequel est vue une distance connue, depuis un astre quelconque
Parallaxe diurne
d
R
π
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Méthode de la parallaxe
Angle sous lequel est vue une distance connue, depuis un astre quelconque
Parallaxe diurne
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Parallaxe diurne
Distances entre la Terre et les astres du Système Solaire
Parallaxe horizontale
Valeur maximale lorsque l...
Parallaxe diurne
Distances entre la Terre et les astres du Système Solaire
Parallaxe horizontale
Valeur maximale lorsque l...
Distance Terre-Lune II
A
R
d
π
tan π =
R
d
⇐⇒ d =
R
tan π
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Distance Terre-Lune III
Deux astronomes en 1751–1752
Joseph Jérôme Lefrançois de Lalande et l’abbé Nicolas Louis de la Cai...
Système solaire
Distance Terre-Mars
En 1672, Jean-Dominique Cassini à Paris et Jean Richer à Cayenne
p = 24 =⇒ d ≈ 55 · 10...
Parallaxe annuelle
d
1 ua
π
Jan
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Parallaxe annuelle
d
1 ua
π
Jul
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Parallaxe annuelle
d
1 ua
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Jan
Jul
L
2π = L
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Distance Terre-Étoile
Friedrich Wilhelm Bessel
Applique la méthode de la parallaxe pour 61 Cygni
p = 0,3 =⇒ d ≈ 10,4 année...
Unités de mesure
Unité astronomique
Distance Terre-Soleil
149 597 870 700 m ≈ 150 millions de km
Année-lumière
Distance pa...
Hipparcos
HIgh Precision PARallax COllecting Satellite
Mission de l’ESA pour notamment mesurer les parallaxes d’étoiles
8 ...
Hypothèses
Parallaxe diurne
Terre plus aplatie aux pôles (R = 6 357 km)
qu’à l’équateur (R = 6 378 km)
Mesures simultanées...
Parallaxe spectroscopique
Méthode basée sur le spectre de la lumière émise par l’étoile
m − M = 5 log d − 5
Avec
m sa magn...
Diagramme de Hertzsprung-Russell
Méthode basée sur la différence entre magnitude théorique et observée
Magnitude absolue
vs...
Delta-Céphéides
Méthode basée sur la mesure de la pulsation de la luminosité dans le temps
Magnitude apparente
Temps (jour...
Autres méthodes
Tully-Fisher
Relation entre la vitesse de rotation d’une galaxie et sa luminosité
M = a log Vmax + b
Super...
Conclusion
100 milliards
10 milliards
1 millard
100 millions
10 millions
1 million
100 000
10 000
1 000
100
10
1 a.l.
0,1
...
Crédits
https://www.flickr.com/photos/edeuzo/6866102974
http://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9flecteur_lunaire#mediaviewer/Fic...
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De la Terre aux Étoiles : Mesure des distances Terre-Étoile

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Cette présentation concerne la mesure des distances entre la Terre et les étoiles. Elle présente notamment la technique du l'écho radar et celle de la parallaxe.

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De la Terre aux Étoiles : Mesure des distances Terre-Étoile

  1. 1. De la Terre aux Étoiles Mesure des distances Terre-Étoile Dr Ir. Sébastien Combéfis Cours d’été en Physique (UCL) Lundi 25 aout 2014
  2. 2. Ce(tte) œuvre est mise à disposition selon les termes de la Licence Creative Commons Attribution – Pas d’Utilisation Commerciale – Pas de Modification 4.0 International.
  3. 3. Distance Terre-Lune Réflecteur lunaire Renvoie les rayons lumineux dans la direction de leur provenance Laser Émis par des stations au sol à travers des télescopes Réflecteur Apollo 11 384 467 km d = ∆t 2 c 3
  4. 4. Réflecteur en coin Coin de cube Permet de réfléchir un rayon dans la direction de leur provenance 4
  5. 5. Parallaxe Effet du changement de position de l’observateur sur ce qu’il perçoit SMARTPHONE 123 Q W E R T Y U I O PA S D F G H J K L alt Z X C V B N M $ ESPACE 12:43 31 5
  6. 6. Parallaxe Effet du changement de position de l’observateur sur ce qu’il perçoit SMARTPHONE 123 Q W E R T Y U I O PA S D F G H J K L alt Z X C V B N M $ ESPACE 12:43 31 SMARTPHONE 123 Q W E R T Y U I O PA S D F G H J K L alt Z X C V B N M $ ESPACE 12:43 31 5
  7. 7. Parallaxe Effet du changement de position de l’observateur sur ce qu’il perçoit SMARTPHONE 123 Q W E R T Y U I O PA S D F G H J K L alt Z X C V B N M $ ESPACE 12:43 31 SMARTPHONE 123 Q W E R T Y U I O PA S D F G H J K L alt Z X C V B N M $ ESPACE 12:43 31 5
  8. 8. Parallaxe Effet du changement de position de l’observateur sur ce qu’il perçoit SMARTPHONE 123 Q W E R T Y U I O PA S D F G H J K L alt Z X C V B N M $ ESPACE 12:43 31 Ampèremètre analogique 5
  9. 9. Mesurer une distance Données Deux points d’observation séparés d’une distance h Un angle α observé entre l’objet et l’autre point d’observation d h α 6
  10. 10. Mesurer une distance Données Deux points d’observation séparés d’une distance h Un angle α observé entre l’objet et l’autre point d’observation Théodolite d h α 6
  11. 11. Mesurer une distance Données Deux points d’observation séparés d’une distance h Un angle α observé entre l’objet et l’autre point d’observation Théodolite d h α tan α = d h/2 ⇐⇒ d = h tan α 2 6
  12. 12. Méthode de la parallaxe Angle sous lequel est vue une distance connue, depuis un astre quelconque Parallaxe diurne d R π 7
  13. 13. Méthode de la parallaxe Angle sous lequel est vue une distance connue, depuis un astre quelconque Parallaxe diurne d R π Parallaxe annuelle d 1 ua π 7
  14. 14. Parallaxe diurne Distances entre la Terre et les astres du Système Solaire Parallaxe horizontale Valeur maximale lorsque l’astre est observé à l’horizon (H) R H π 8
  15. 15. Parallaxe diurne Distances entre la Terre et les astres du Système Solaire Parallaxe horizontale Valeur maximale lorsque l’astre est observé à l’horizon (H) Parallaxe de hauteur Les autres cas, et nulle lorsque l’astre est observé au zénith (Z) R Z 8
  16. 16. Distance Terre-Lune II A R d π tan π = R d ⇐⇒ d = R tan π 9
  17. 17. Distance Terre-Lune III Deux astronomes en 1751–1752 Joseph Jérôme Lefrançois de Lalande et l’abbé Nicolas Louis de la Caille Deux mesures À prendre au même instant, sur le même méridien Berlin Le Cap 1 + 2 Θ1 Θ2 p = 57 11 =⇒ d ≈ 380 000 km 10
  18. 18. Système solaire Distance Terre-Mars En 1672, Jean-Dominique Cassini à Paris et Jean Richer à Cayenne p = 24 =⇒ d ≈ 55 · 106 km Troisième loi de Kepler T2 a3 = cste , avec T la période orbitale et a la distance au soleil =⇒ distance Terre-Soleil = 142 · 106 km 11
  19. 19. Parallaxe annuelle d 1 ua π Jan 12
  20. 20. Parallaxe annuelle d 1 ua π Jul 12
  21. 21. Parallaxe annuelle d 1 ua π Jan Jul L 2π = L 12
  22. 22. Distance Terre-Étoile Friedrich Wilhelm Bessel Applique la méthode de la parallaxe pour 61 Cygni p = 0,3 =⇒ d ≈ 10,4 années-lumière Parsec (Parallaxe seconde) Distance à laquelle une ua sous-tend un angle d’une seconde d’arc 3,085 678 · 1016 m ≈ 3,26 années-lumière 1 pc 1 ua 1 d [pc] = 1 p [ ] 13
  23. 23. Unités de mesure Unité astronomique Distance Terre-Soleil 149 597 870 700 m ≈ 150 millions de km Année-lumière Distance parcourue par un photon dans le vide en une année julienne 9 460 730 472 580 800 m ≈ 10 000 milliards de km pc a.l. ua km 1 3,261 6 206 264,806 3,085 7 · 1013 0,306 6 1 63 239,726 3 9,460 5 · 1012 4,848 1 · 10−6 1,581 3 · 10−5 1 149 597 870,7 14
  24. 24. Hipparcos HIgh Precision PARallax COllecting Satellite Mission de l’ESA pour notamment mesurer les parallaxes d’étoiles 8 aout 1989 – 15 aout 1993 Plus de 120 millions de mesures Plus de 1000 Gigabits de volumes Remplacé par Gaia 15
  25. 25. Hypothèses Parallaxe diurne Terre plus aplatie aux pôles (R = 6 357 km) qu’à l’équateur (R = 6 378 km) Mesures simultanées à prendre sur le même méridien Parallaxe annuelle Limitation aux astres se trouvant à moins de 100 années-lumière 16
  26. 26. Parallaxe spectroscopique Méthode basée sur le spectre de la lumière émise par l’étoile m − M = 5 log d − 5 Avec m sa magnitude apparente ; M sa magnitude absolue ; et d sa distance en parsec. 17
  27. 27. Diagramme de Hertzsprung-Russell Méthode basée sur la différence entre magnitude théorique et observée Magnitude absolue vs Indice de couleur Séquence principale Décalage mesures théoriques 18
  28. 28. Delta-Céphéides Méthode basée sur la mesure de la pulsation de la luminosité dans le temps Magnitude apparente Temps (jours) Période P =⇒ M ∝ log P (Henrietta Leavitt) 19
  29. 29. Autres méthodes Tully-Fisher Relation entre la vitesse de rotation d’une galaxie et sa luminosité M = a log Vmax + b Supernova de type IA Elles ont toutes une magnitude absolue de M = −19,5 20
  30. 30. Conclusion 100 milliards 10 milliards 1 millard 100 millions 10 millions 1 million 100 000 10 000 1 000 100 10 1 a.l. 0,1 0,01 0,001 0,000 1 (1 ua) 0,000 01 Radar Parallaxe Tully-Fisher Céphéides Supernova Ia 21
  31. 31. Crédits https://www.flickr.com/photos/edeuzo/6866102974 http://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9flecteur_lunaire#mediaviewer/Fichier:Apollo_11_Lunar_Laser_Ranging_Experiment.jpg https://openclipart.org/detail/188901/globe-facing-europe-and-africa-by-sev-188901 https://openclipart.org/detail/17926/-by--17926 https://www.flickr.com/photos/averain/5210485939 http://en.wikipedia.org/wiki/Corner_reflector#mediaviewer/File:Corner_reflector.JPG http://fr.wikipedia.org/wiki/Thal%C3%A8s#mediaviewer/Fichier:Illustrerad_Verldshistoria_band_I_Ill_107.jpg https://openclipart.org/detail/172326/smartphone-azerty-by-cyberscooty-172326 https://openclipart.org/detail/27538/blue-eye-by-secretlondon http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ammeter.jpg#mediaviewer/Fichier:Ammeter.jpg https://www.flickr.com/photos/calotype46/5216795983/ https://openclipart.org/detail/7648/atomium-(belgium)-by-benbois https://openclipart.org/detail/46057/saturn-by-j_alves https://openclipart.org/detail/187547/the-sun-by-ostap-187547 https://openclipart.org/detail/69157/simple-blue-star-by-jaschon https://openclipart.org/detail/14635/stickman-10-by-nicubunu http://fr.wikipedia.org/wiki/Joseph_J%C3%A9r%C3%B4me_Lefran%C3%A7ois_de_Lalande#mediaviewer/Fichier: J%C3%A9r%C3%B4me_Lalande.jpg http://fr.wikipedia.org/wiki/Nicolas_Louis_de_Lacaille#mediaviewer/Fichier:La_caille.png https://openclipart.org/detail/118855/mars-dan-gerhards-01-by-anonymous http://fr.wikipedia.org/wiki/Giovanni_Domenico_Cassini#mediaviewer/Fichier:Giovanni_Cassini.jpg http://fr.wikipedia.org/wiki/Friedrich_Wilhelm_Bessel#mediaviewer/Fichier:Friedrich_Wilhelm_Bessel.jpeg http://en.wikipedia.org/wiki/Hipparcos#mediaviewer/File:Hipparcos-testing-estec.jpg http://en.wikipedia.org/wiki/Hertzsprung%E2%80%93Russell_diagram#mediaviewer/File:Hertzsprung-Russel_StarData.png 22

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