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Renseignements de base sur l'astronomie

Renseignements de base sur l'astronomie

Vous trouverez ci-dessous quelques sujets à explorer sur l'astronomie.

Les télescopes - les outils de l'astronome

Ces télescopes captent la lumière avec une lentille, comme dans la lunette astronomique du Musée, avec des miroirs, comme dans les télescopes à réflection ou avec une combinaison des deux.

1) Les lunettes astronomiques contiennent des lentilles, c'est-à-dire des verres ayant une face courbée de façon à capter la lumière. Quand la lumière passe à travers une lentille, elle change de direction (c'est ce qu'on appelle la réfraction). Les lentilles sont courbées de manière à ce que tous les rayons lumineux qui les traversent soient réfractés afin de converger vers un point appelé foyer ou point focal, où se forme une image. L'image est ensuite grossie par l'oculaire, et l'observateur peut la voir.

La réfraction se produit quand la lumière passe d'un milieu à un autre. Pour expliquer concrètement ce qu'est la réfraction, demandez aux élèves de faire l'expérience suivante à la maison ou à l'école : « Déposez un crayon dans un verre à moitié rempli d'eau. Qu'arrive-t-il au crayon? » {Le crayon semble coudé à cause de la réfraction de la lumière, qui est passée d'un milieu (l'air) à un autre (l'eau).}.

lunette astronomique
Lunette astronomique -Notez la trajectoire de la lumière et l'image inversée. La longueur focale correspond à la distance entre l'objectif et le foyer.

2) Les télescopes à réflection contiennent des miroirs concaves (courbés vers l'intérieur) afin de concentrer la lumière.La lumière provenant d'un objet éloigné frappe le miroir primaire (appelé également l'objectif) et se réfléchit ensuite sur le miroir secondaire, qui renvoie à son tour la lumière à un endroit où l'image peut être observée facilement, et où elle est grossie par l'oculaire.

Le télescope à réflection
Télescope à réflection -Exemple montrant la trajectoire de la lumière dans un télescope de Newton.

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Le télescope principal du Musée

Le télescope principal du Musée, qui se trouve dans l'Observatoire Helen Sawyer Hogg, est une lunette astronomique de 38 cm (15 po) provenant de l'ancien Observatoire Dominion.Il s'agit de la plus grande lunette astronomique au Canada.L'Observatoire fédéral, ouvert officiellement en 1905, est un site bien connu; beaucoup de Canadiens, jeunes et vieux, y ont fait des observations grâce à cette lunette.Quand tous les services d'astronomie du gouvernement canadien ont été regroupés au Conseil national de recherches, en 1970, la lunette n'y a pas été transférée; elle est restée dans le dôme de l'Observatoire, où elle a servi, avec l'appui du Musée, à un programme d'éducation publique jusqu'en juillet 1974.Elle a ensuite été démontée et apportée au Musée, où elle a été remise en état et installée dans l'observatoire en janvier 1975.En septembre 1989, cet observatoire a été baptisé du nom de Helen Sawyer Hogg, une astronome canadienne réputée qui a popularisé l'astronomie.

l'Observatoire Helen Sawyer Hogg

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Le Soleil : l'étoile de la Terre

IL EST IMPORTANT D'AVERTIR LES ÉLEVES DE NE JAMAIS REGARDER LE SOLEIL À L'OEIL NU, AUX JUMELLES OU AU TÉLESCOPE. ILS POURRAIENT ENDOMMAGER LEURS YEUX OU MÊME PERDRE LA VUE.

Le Soleil n'est pas un corps solide, mais une boule de gaz géante, composée surtout d'hydrogène et d'hélium.Il produit de l'énergie au centre (par la fusion nucléaire).Grâce à la proximité relative du Soleil, les astronomes peuvent acquérir, en l'étudiant, des connaissances importantes sur les autres étoiles, puisque c'est la seule étoile qui est assez proche de la Terre pour montrer une forme sphérique.Le Soleil est responsable de toutes les formes de vie sur Terre; il nous donne lumière et chaleur.

Pour ce qui est de sa taille, notre Soleil n'est ni la plus grosse étoile, ni la plus petite; il est de taille moyenne.Les plus grosses étoiles sont désignées sous le nom de supergéantes, et les plus petites, sous le nom de naines.Notre Soleil est une étoile naine. L'étoile Bételgeuse, qui se trouve dans la constellation d'Orion, est une supergéante.Si on la mettait à la place du Soleil, elle serait tellement grosse qu'elle engloberait l'orbite de Mars.Bételgeuse est environ 800 fois plus grosse que le Soleil.

En termes de luminosité, le Soleil est également une étoile moyenne.Il nous semble éclatant parce qu'il est très proche de nous (en termes astronomiques, comparativement à d'autres étoiles), mais certaines étoiles sont beaucoup plus brillantes que notre Soleil, et d'autres sont plus ternes.

Notre Soleil est très chaud.Si un vaisseau spatial voyageait vers notre soleil, il brûlerait et fondrait bien avant d'arriver.La température des étoiles varie selon la profondeur, c'est-à-dire qu'elle est beaucoup plus élevée au centre (14.000.000 ºC) qu'en surface (5.800 ºC).

Le Soleil est une étoile d'âge moyen, formée il y a environ 4,6 milliards d'années.Tout comme les humains, les étoiles ont une durée de vie relativement prévisible.Elles naissent de poussières interstellaires et de gaz, elles atteignent ensuite «l'âge adulte», puis l'âge moyen, qui dure la majeure partie de leur vie, après quoi elles meurent, parfois de façon spectaculaire tel qu'une nova ou un trou noir.Notre Soleil semble à peu près à mi-chemin entre la naissance et la mort, c'est-à-dire qu'il est d'âge moyen.

Le Soleil est, de loin, l'objet le plus massif de notre système solaire; sa masse est environ 333 000 fois plus grande que celle de la Terre.

Il serait possible d'aligner 109 Terres côte à côte à l'intérieur même du Soleil (à son diamètre équatorial).

Le soleil ne tourne pas comme un corps solide étant donné qu'il est composé de gaz. Cette rotation varie de 25 à 35 jours, selon la latitude.

Site Web (en Anglais) : photos du soleil , N.A.S.A.

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Phénomènes solaires :

Le Soleil n'est pas une boule de gaz inerte. Au contraire, il présente certains types d'activité observables sur une période donnée.Ces phénomènes se produisent au cours d'un cycle de onze ans appelé cycle solaire; ce sont notamment les taches solaires, les flamboiements, les protubérances et le vent solaire.

Les taches solaires sont des marques sombres sur la photosphère du Soleil.Si elles paraissent sombres, c'est parce qu'elles sont plus froides que ce qui les entoure. Le nombre de taches solaires fluctue au cours d'un cycle de onze ans appelé cycle des taches solaires. Ces taches se produisent généralement en paires, et dégagent de puissants champs magnétiques.

Les flamboiement sont des explosions de gaz qui proviennent des taches solaires. Elles peuvent s'étendre au-delà de la couronne. Les éruptions sont de courte durée (quelques minutes seulement) et sont beaucoup plus chaudes que la surface du Soleil. Elles peuvent causer des aurores sur la Terre, créer de l'interférence avec les transmissions radio et même entraîner des pannes de courant.

Les protubérances sont d'énormes éruptions de gaz projetés jusqu'à des milliers ou des centaines de milliers de kilomètres de la surface du Soleil et qui retombent en forme d'arcs. Comme les taches solaires, les protubérances sont plus froides que la surface du Soleil et durent plus longtemps que les flamboiements, c'est-à-dire des semaines ou des mois.

Le vent solaire est un flux de particules invisibles chargées d'énergie qui émanent du Soleil.

Photo du Soleil de N.A.S.A (32 ko)

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La Terre

La Terre est la troisième planète à partir du Soleil et la seule, à notre connaissance, où l'on trouve de la vie.Elle possède une masse suffisante pour avoir une atmosphère, c'est-à-dire une couche ou une enveloppe de gaz qui entoure une planète ou un autre corps.

Voici quelques caractéristiques de l'atmosphère de la Terre :

  • elle se compose de gaz (78 % d'azote, 21 % d'oxygène et 1 % d'autres gaz), qui sont sources de vie puisqu'ils nous permettent de respirer;
  • elle nous protège des effets nuisibles du Soleil;
  • elle maintient une température relative chaude;
  • tous les phénomènes météorologiques qui se produisent sur Terre, c'est-à-dire le vent, les ouragans, les nuages, les éclairs, la neige et la pluie, prennent leur origine dans l'atmosphère.
  • l'énergie provenant du vent solaire et des éruptions solaires atteint la Terre et réagit avec les gaz des couches supérieures de l'atmosphère pour produire des aurores, appelées aurores boréales dans l'hémisphère nord et aurores australes dans l'hémisphère sud.

Caractéristiques de la surface terrestre :

  • c'est une surface solide;
  • la Terre est la seule planète, à notre connaissance, où il y a de la vie;
  • les deux tiers de la surface de la Terre sont recouverts d'eau;
  • on y retrouve certaines caractéristiques présentes également sur d'autres planètes : montagnes, vallées, volcans, geysers, tremblements de terre et cratères.

Photo de la Terre de N.A.S.A. 74 ko

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Les saisons

Les saisons sont causées par l'axe de rotation de la Terre qui est incliné de 23,5 par rapport au plan de son orbite autour du Soleil.Ceci cause des variations dans l'altitude du Soleil au cours de l'année. Fait à souligner, les saisons ne sont pas liées à la distance entre la Terre et le Soleil. En fait, la Terre est plus proche du Soleil en hiver qu'en été, à cause de la forme elliptique son orbite.

Lorsque l'hémisphère nord de la Terre est orienté vers le Soleil, c'est l'été.Cette saison commence aux alentours du 21 juin, au moment du solstice d'été. C'est le jour le plus long de l'année.En hiver, l'hémisphère nord de la Terre s'éloigne du Soleil. L'hiver commence le 21 décembre, ou aux environs; c'est ce qu'on appelle le solstice d'hiver. C'est le jour le plus court de l'année : l'axe de la Terre est incliné au maximum en direction opposée du Soleil.Les températures sont plus élevées en été qu'en hiver parce que le Soleil est plus haut au-dessus de nos têtes et qu'il réchauffe donc plus directement la surface de la Terre.Lorsque l'été commence ici, c'est le début de l'hiver dans l'hémisphère sud. Le Soleil est plus bas dans le ciel, et ses rayons couvrent une plus vaste superficie, ce qui entraîne un réchauffement moins efficace de la surface terrestre.

l'été
l'été
l'hiver
l'hiver

Dans l'hémisphère nord, l'automne commence quand la Terre arrive à un point où le nombre d'heures de jour est égal au nombre d'heures d'obscurité.C'est ce qu'on appelle l'équinoxe de l'automne; il se produit autour du 21 septembre.Dans l'hémisphère sud, c'est alors le début du printemps.Six mois plus tard, la position de la Terre par rapport au Soleil est telle que le jour est encore une fois de la même longueur que la nuit.C'est le début du printemps dans l'hémisphère nord.C'est ce qu'on appelle l'équinoxe vernal, ou équinoxe du printemps, vers le 21 mars. Dans l'hémisphère sud, l'automne commence.Pour les gens qui habitent à l'équateur, le jour et la nuit sont toujours d'égale longueur.

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La Lune

La Lune luit grâce à la réflexion de la lumière solaire.C'est le corps céleste le plus brillant après le Soleil, et le seul corps du système solaire où l'Homme s'est rendu. Le 20 juillet 1969, dans le cadre de la mission Apollo 11, deux hommes ont marché sur la Lune, pendant qu'un troisième (Michael Collins) attendait en orbite dans le module de commande Columbia. Neil Armstrong (premier homme sur la Lune) et Edwin («Buzz») Aldrin sont devenus ainsi les premières personnes à marcher sur un autre monde, après l'atterrissage de leur module lunaire Eagle dans la mer de la Tranquillité.

La masse de la Lune est environ 1/81 de celle de la planète Terre, et la gravité y est six fois moins grande; si vous pesez 54 kg sur la Terre, vous ne pèseriez que 9 kg sur la Lune.C'est la raison pour laquelle les astronautes d'Apollo ont pu «marcher» sur la Lune en bondissant.La faible gravité explique également l'absence d'atmosphère sur la Lune, puisque la gravité n'est pas suffisante pour retenir une atmosphère.On a récemment découvert qu'il y avait de la glace au pôle nord de la Lune.

Lorsqu'on regarde la Lune à l'oeil nu, on remarque deux types de relief.Les marques sombres apparaissant sur la Lune sont appelées mare, prononcé mar-é (maria au pluriel), ce qui signifie «mer» en latin, et les régions plus pâles (les montagnes lunaires) sont couvertes de nombreux cratères.

Mers

l'époque (1610) où Galilée observait la Lune pour la première fois (à l'aide de sa lunette astronomique) certains astronomes croyaient que les régions sombres de la Lune étaient des mers remplies d'eau. Nous savons maintenant que ce n'est pas le cas, mais le terme «mer», ou mare, a été conservé.Les mers lunaires sont en fait des zones relativement lisses, par suite de coulées de lave.Il y a des milliards d'années, cette lave s'est répandue sur de vastes régions de la Lune, pour remplir et faire disparaître un grand nombre de cratères.La lave réfléchit mal la lumière et paraît donc plus sombre à l'observateur sur la Terre.

Cratères

Les régions plus pâles de la Lune (qu'on appelle également «montagnes») sont couvertes de cratères, découverts par Galilée lorsqu'il pointa son télescope vers la Lune.Les cratères sont des dépressions circulaires causées pour la plupart par l'impact de météorites, quoique certains aient une origine volcanique.Leur diamètre varie beaucoup, de moins d'un mètre jusqu'à 1 000 km.

Référence :

  • Mary Lou Whitehorne, Explorons l'astronomie, guide pédagogique,Société royale d'astronomie du Canada, 2003.

Site Web : photos de la Lune, N.A.S.A.

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