Origines

La représentation des constellations remonte aux toutes premières civilisations. On trouve trace de certains noms, existants encore de nos jours, dans des textes cunéiformes du 2ème millénaire avant J.-C. Certains symboles, trouvés sur des sceaux ou des vases sumériens feraient même remonter les origines vers -4 000 avant J.-C.

Près de la moitié des constellations actuelles étaient répertoriées par les astronomes grecs. La littérature grecque ancienne reflète l’importance des étoiles et de leur repérage pour une civilisation d’agriculteurs et de marins.

Orion, par exemple, est citée par Homère dans son Odysée aux IXème siècle avant J.-C. Les références aux constellations du Zodiaque sont apparues au Vème siècle avant J.-C. Établies par les Mésopotamiens, elles ont perduré jusqu’à aujourd’hui.

La plus longue liste d’étoiles et de constellations qui nous soit parvenue de l’antiquité est l’Almageste de Ptolémée (vers le milieu du IIème siècle avant J.-C.). L’ouvrage répertoriait 1 022 étoiles et 48 constellations.

Bien sûr, ces listes ne comportaient rien des parties les plus australes du ciel, invisibles à la latitude d’Alexandrie. Néanmoins, ce catalogue fit autorité jusqu’à la Renaissance ! C’est Ptolémée qui va répartir les étoiles en 6 classes de luminosité. Ce système de magnitudes fut revu par l’astronome persan Al-Sufi au Xème siècle.

Comme en occident, les astronome chinois ont classés les étoiles dans le ciel. Chez eux, on parle pas de constellations, mais d’astérismes. Ces groupements d’étoiles sont plus petits que les constellations occidentales.

Le ciel chinois, qui ne représente que ce qui était observable depuis leur empire, compte ainsi 283 astérismes, pour un total de 1 450 étoiles. Quelques astérismes chinois concordent avec  nos constellations. Parmi celles-ci figurent Orion, le Lion, le Scorpion et la Grande Ourse.

Représentation

Le placement des étoiles au sein de figures bien connues, réalisé par Ptolémée, indique que des cartes célestes existaient à son époque. Un exemple : le globe des Farmèse, visible au musée archéologique de Naples, et qui serait lui-même, une copie d’un original grec plus ancien.

Les cartes occidentales les plus anciennes datent de 1440.

Pour figurer les constellations, on connait 2 types de dessins.

D’abord une représentation très imagée, où les étoiles sont placées à l’intérieur d’une figure représentative du nom de la constellation : un lion, un taureau, des poissons…

Ou alors, c’est la figure plus conventionnelle, et plus pratique d’utilisation sur le ciel, où les étoiles sont reliées entre elles par des lignes imaginaires qui vont aider à se repérer sur la voute céleste.

Le nombre de constellations est resté à 48, (celles de Ptolémée), jusqu’à la fin du XVIème siècle. 12 furent rajoutées par le navigateur néerlandais Pieter Dirkszoon Keyzer, lors d’une expédition vers les Antilles. Au fur et à mesure des voyages réalisés dans les contrées australes, de nouvelles constellations seront ajoutées.

Aujourd’hui, le ciel compte un total de 88 constellations, liste définitive établie en 1930 par l’Union Astronomique Internationale. Y figurent les quelques 5 000 étoiles visibles à l’œil nu.

Seules quelques centaines portent un nom. Sinon, elles sont repérées, pour les principales, par une lettre grecque : alpha, bêta, gamma, etc. en fonction de la luminosité de l’étoile. Ainsi, l’étoile principale d’une constellation est l’étoile Alpha suivi du nom de la constellation.

Il n’y a pas d’étoiles orphelines ! Quand on regarde une carte du ciel comme décrit ci-dessus, on se rend compte que des étoiles sont toutes seules, en dehors des dessins ou pas rattachées par une ligne au tracé principal de la constellation. Or, toutes les étoiles appartiennent forcément à une constellation.

Aussi, il existe une troisième représentation qui délimite rigoureusement la surface de chacune des constellations. C’est un découpage orthogonal qui suit des parallèles à l’équateur et aux cercles horaires. Un peu à la façon de certains états des Etats-Unis.

Notez, sur la carte qui suit, centrée sur Orion, le tracé de la constellation de l’Eridan, en bas à droite, et le trait vert qui part de l’étoile Bêta Eridan et rejoint la suivante, Mu Eridan : la ligne traverse les limites séparatives (ce cas de figure se rencontre à d’autres endroits).

Jean-Pierre D.

Avec du matériel du commerce, certains aspects du système solaire sont bien visibles.

• Mercure et Vénus : Du fait que leur orbite sont à l’intérieur de la notre, elles présentent des phases comme la Lune. (Surtout Vénus, car Mercure, plus proche du Soleil, est plus difficile à observer).
• Mars : Avec un instrument d’assez gros diamètre, on discerne des détails à la surface et l’on peut observer la calotte polaire de la planète et suivre son évolution au fil des saisons martiennes.

• Jupiter : On appréciera l’aplanissement du globe jovien, on détaillera les principales bandes nuageuses et on guettera la tâche rouge qui se déplace avec la rotation de Jupiter.

  De ses 67 satellites, 4 sont bien visibles, y compris aux jumelles. On peut suivre leur rotation autour de la planète, les voir disparaître derrière elle ou, au contraire les voir passer devant en projetant une ombre qui se détache sur les bandes nuageuses (là, il faut un télescope d’un certain diamètre…).

• Saturne : Le spectacle des anneaux est l’attrait principal de cette planète. Du fait des mouvements relatifs de la Terre et de Saturne, les anneaux ne sont pas toujours vus sous le même angle. En ce moment, les anneaux sont vus très inclinés, donc, bien visibles dans une petite lunette.

• Les comètes : Certaines sont dites « périodiques » et leur passage à proximité du Soleil est parfaitement prévu. Quelquefois on a droit à une visite surprise… Mais attention à la déception si on écoute un peu trop les médias qui vous annonce la « comète de l’année »…

• Les étoiles filantes : ce sont de petites particules de la taille d’un grain de sable ou d’un gravillon qui tournent autour du Soleil. La Terre croise régulièrement leurs trajectoires.

Ces particules entrent alors dans notre atmosphère et s’y vaporisent en laissant une trace lumineuse plus ou moins intense et plus ou moins longue. Ces phénomènes sont visibles toute l’année.

Plusieurs centaines de millions de particules sont balayées chaque jour ! La masse annuelle qui se déposerait sur notre sol serait comprise entre 50 000 et 100 000 tonnes !

Lorsque la Terre croise certains courants de poussières laissés par un noyau de comète, le nombre d’étoiles filantes augmente et elles semblent venir toutes d’une même région du ciel. On parle alors d’essaims de météorites.

Un des plus célèbre est l’essaim des Perséides, toutes les étoiles filantes semblant venir de la constellation de Persée. Cet évènement à lieu entre Juillet et Août de chaque année, période propice à en faire de la publicité car on est en vacances.

Pas besoin de matériel pour regarder les étoiles filantes, hormis une chaise longue.

• La lumière zodiacale : c’est une faible lueur diffuse, visible à la campagne (loin des lumières). Il s’agit du reflet du Soleil sur les particules microscopiques qui circulent entre les planètes. On observe, à condition d’avoir un ciel noir, à l’Ouest, au printemps après le crépuscule, ou, au contraire à l’est, avant l’aube à l’automne.

Jean-Pierre D.

Parmi les objets célestes du système solaire, il y a les satellites des planètes.

La Terre en possède un, la Lune. Toutes les planètes n’ont pas de satellite. Mercure et Vénus n’en ont pas.

Mais, avec notre unique Lune, on fait « petit joueur » !

• Mars en a 2,
• Jupiter : 67,
• Saturne : 62,
• Uranus : 27,
• et Neptune : 14.

Même des petits corps et des planètes naines ont leurs satellites. En fait, on estime leur nombre à environ 600 dont plus de 220 confirmés à ce jour.

La Ceinture de Kuiper.

Comme la ceinture d’astéroïdes, il s’agit d’une vaste zone contenant de petits corps de tailles variables. On trouve aussi, dans cette zone des comètes.

Elle s’étend, depuis l’orbite de Neptune jusqu’à 100 UA. Cet immense disque est ce qui reste de la formation du système solaire avec tous les matériaux qui ne se sont pas agglomérés pour former des planètes.

Le Nuage d’Oort.

La ceinture de Kuiper ne marque pas les limites du système solaire. La dernière structure est une vaste bulle, dont les limites s’étendent au-delà de 50 000 UA (et peut-être même 3 fois plus…).

Cette zone rassemblerait jusqu’à 1 trillons d’objets glacés et on pense qu’il est la source, également, de la plupart des comètes.

Beaucoup d’inconnues subsistent sur ces lointaines régions et la limite entre le système solaire et le milieu interstellaire n’est pas bien définies. On sait simplement qu’aux confins de ces espaces, des perturbations gravitationnelles peuvent être apportées par les étoiles les plus proches…

Découvrez enfin ce que vous pouvez observer dans le ciel profond avec du matériel amateur.

Jean-Pierre D.

Jupiter est la 5ème planète du système solaire et la 1ère planète gazeuse. Il s’agit de la plus grosse planète du système solaire, elle est 11,5 fois plus grosse que la Terre. Elle se situe à 5,2 UA du Soleil.

La célèbre tâche rouge est une énorme tempête, visible dans un petit télescope (sa taille vaut 2 fois la Terre). Jupiter est composée essentiellement d’hydrogène et d’hélium.

Une journée sur Jupiter fait 10 heures et son année correspond à 12 des nôtres. Du fait de sa rotation rapide sur lui-même et de sa structure gazeuse, le globe est aplati aux pôles sous l’effet de la force centrifuge. Cette forme se distingue parfaitement dans un petit instrument, de même que les bandes nuageuses.

Saturne est la 2ème des planètes gazeuses et la 6ème du système solaire. Son diamètre est de 120 000 km et elle est à 9,5 UA du Soleil.

C’est la plus belle des planètes car elle possède des anneaux que l’ont peut observer avec un petit instrument d’amateur. Les anneaux, au nombre de 9, s’étendent sur 972 000 km. Certains ne font que quelques mètres d’épaisseur.

Curiosité, Saturne est moins dense que l’eau. Sur un océan géant, elle flotterait…

Uranus est la 3ème planète gazeuse et la 7ème du système solaire. Elle est 20 fois plus éloignée du Soleil que la Terre, soit 19,6 UA.

A cette distance, elle ne reçoit plus beaucoup d’énergie solaire. La température y est de -200°C.

Son année vaut 84 ans terrestres.

Particularité, elle possède aussi des anneaux. Mais ceux-ci sont invisibles dans des instruments amateurs.

Neptune est la 4ème planète gazeuse et la 8ème du système solaire. Elle est à 30 AL du Soleil !

Elle met 164 ans à faire un tour autour du Soleil. Elle a été découverte par le calcul en 1846. En 2010, elle n’avait fait qu’un tour depuis sa première observation…

Pluton était, jusqu’en 2006, la 9ème planète du système solaire. Elle a été déclassée en « planète naine ». En effet, d’autres corps d’architecture similaires à elle ayant été découverts, il a été décidé de créer une catégorie spécifique pour ces objets.

Pluton navigue, en moyenne, à 40 UA du Soleil. En fait, entre 30 et 49 UA. C’est-à-dire que son orbite rejoint celui de Neptune à un certain moment.

Depuis sa découverte en 1930, Pluton a fait à peine un peu plus d’un quart de son parcours de notre Etoile !

Découvrez dans le chapitre suivant quelques satellites et autres objets célestes du système solaire.

Jean-Pierre D.

Mercure est la planète la plus proche du Soleil (60 millions de km), c’est aussi la plus petite de notre système solaire.

Comme elle est proche du Soleil, il y fait très chaud le jour (427°C) et très froid la nuit (-183°C).

Sur Mercure, une journée équivaut à 29 jours terrestres (et autant pour la nuit). Mais une année ne dure que 88 jours.

Une ceinture de poussière a été découverte entre le Soleil et Mercure. Des corps plus gros pourraient exister mais n’ont pas encore été découverts.

Avant d’aller plus loin, un mot sur la façon d’exprimer les distances dans le Système Solaire.

Nous allons parler en UA, Unité Astronomique. Une UA, c’est la distance de la Terre au Soleil soit, en arrondi, 150 millions de km. Mercrure est donc à 0,4 UA.

Vénus est la 2ème planète du système solaire. Elle est située à 0,7 UA du Soleil.

Bien qu’elle soit plus loin du Soleil que Mercure, il y fait effet de serre.

Elle a presque la même taille que la Terre. Dans le ciel du matin ou du soir, Vénus est l’objet le plus brillant du ciel après le Soleil et la Lune. On la connait sous le nom d’étoile du Berger.

La Terre, 3ème du système solaire, on ne la présente pas ! Elle est donc à une distance d’1 UA du Soleil.

Mars est la 4ème planète du système solaire, elle est 2 fois plus petite que la Terre. La distance de Mars au Soleil est de 1,5 UA.

La température moyenne y est de 37°C, un peu comme dans nos déserts. Mais la nuit, ça descend à -123°C.

Elle est bien connue, en effet, on en parle souvent depuis un moment car elle fait l’objet de missions spatiales très médiatisées. Elle se nomme aussi la Planète Rouge en raison de sa couleur dominante.

Ces 4 premières planètes sont des planètes rocheuses, dites telluriques. Elles possèdent un sol comme la Terre.

Au-delà, se trouvent les planètes gazeuses, c’est-à-dire des planètes qui n’ont pas de surface solide.

La ceinture d’astéroïdes est une zone située entre Mars et Jupiter. Elle contient des petits corps s’appelle Cérès et fait presque 1 000 km. Une sonde spatiales tourne autour de Cérès depuis mars 2015.

Chaque astéroïde a sa propre orbite autour du Soleil. Les distances vont de 2,3 à 3,3 UA environ.

Derrière cette ceinture d’astéroïdes, se situent les planètes gazeuses.

Jean-Pierre D.

Le système solaire, vous connaissez ?

Pas forcément, du moins pas complètement peut-être. Bien sûr, c’est une étoile, notre Soleil, avec des planètes, dont la Terre, qui tournent autour. Mais ce n’est pas que ça…

Pour commencer, où se trouve le système solaire ?

Il se trouve dans un bras de notre Galaxie, la Voie Lactée. Nous sommes à peu près à 27 000 AL (Années-Lumière) du centre de la Galaxie. La Galaxie fait 100 000 AL de diamètre. Nous habitons donc dans un des bras de la Galaxie, le bras d’Orion.

Du moins pour l’instant, car le Soleil tourne autour du centre galactique, pas seulement parce que la Galaxie tourne sur elle-même mais aussi parce que le Soleil a un mouvement propre. Ainsi nous nous rapprochons de Véga à une vitesse de 20 km/s. Nous serons alors dans le bras de Persée.

Retour au Système Solaire.

Sa masse est de 1,9919×10^30 kg.

Le Soleil, à lui seul représente 99,86% de sa masse totale.

Autour du Soleil tournent non plus 9 mais 8 planètes. Pluton, qui était la numéro 9 a été déclassée en planète naine en 2006. On y reviendra.

Découvrons maintenant les planètes telluriques.

Jean-Pierre D.

La question a été posée l’autre soir, à propos de notre Soleil. Qu’est-ce qui donne la chaleur et la lumière ?

Bien sûr, ce n’est pas du feu qui brûle dans les étoiles. Pour fournir autant d’énergie, il faut autre chose. Seule la fusion nucléaire peut expliquer une telle puissance.

D’abord, une mise au point : le Soleil n’est qu’une étoile comme les autres. Simplement, comme il n’est qu’à 149 600 000 km de nous, on le voit comme un disque dans le ciel.

Les autres étoiles sont tellement éloignées que ce ne sont que des points. La plus proche étoile est 280 000 fois plus loin.

Quelques chiffres à propos du Soleil.

• Diamètre : 1 391 400 km (110 fois la Terre à peu près). Et pourtant, notre Soleil fait parti des étoiles naines.
• Température au centre : 15 millions de °C.
• Température à la surface : 5 750 °C.
• Masse : 333 000 fois celle de la Terre (99,86% de la masse totale du système solaire).
• Âge : 4,6 milliards d’années et il est à mi-vie.

Plus précisément, dans environ 5 milliards d’années il va enfler pour devenir une géante rouge avant de s’effondrer sur lui-même en expulsant la matière restante dans l’espace. Ces résidus formeront de nouveaux nuages interstellaires où naîtront de nouvelles étoiles…

Dans notre Galaxie, il y a entre 200 et 400 milliards d’étoiles. On estime qu’il y a de 100 à 200 milliards de galaxies comme la notre dans l’univers visible (mais jusqu’à 7 000 milliards de galaxies naines).

NB : Quand on parle de notre Galaxie, la Voie Lactée, il y a un « G » majuscule.

Maintenant, comment marche une étoile ? (version simplifiée)

L’énergie provient de la fusion des atomes d’hydrogène qui sont transformés en atomes d’hélium (619 millions de tonnes par seconde). L’hydrogène provient donc des nuages de gaz évoqués au paragraphe précédent qui sont à l’origine des étoiles.

La gravité en leur sein ainsi que leur température vont en augmentant.

A un certain moment, quand elle a atteint environ 10 millions de °C, les forces qui empêchent normalement les atomes de s’imbriquer entre eux sont vaincues. Il y a fusion avec dégagement d’énergie accompagnée de rayonnement.

Une chaîne de réactions transforme 4 atomes d’hydrogène en un atome d’hélium, avec émission de rayons gamma et de particules. La masse du nouveau venu est inférieure à la masse des 4 atomes d’origine !

Et bien, cette masse perdue s’est justement transformée en rayonnement et chaleur… Et comme il s’en transforme beaucoup chaque seconde, on obtient une belle centrale thermique !

Les rayons gamma et les particules sont immédiatement réabsorbés et sont à l’origine du flux de chaleur que se propage vers la surface du Soleil par une infinité d’émission puis d’absorptions de photons. Ces phénomènes chimiques assurent le transport de l’énergie, de la lumière et de la chaleur vers l’extérieur.

Mais la propagation de ce rayonnement au travers du Soleil est lente ! On estime à 10 millions d’années le temps mis par le flux de particules pour atteindre la surface du Soleil… Après le dernier photon aura un peu plus de 8 minutes de voyage pour arriver sur Terre.

Le photon qui touche notre rétine ou qui fait bronzer notre peau, n’est donc pas celui qui est apparu lorsque l’hydrogène a fusionné au cœur du Soleil. En effet, ce photon a immédiatement disparu en étant absorbé par l’atome voisin qui réémet un nouveau photon qui est absorbé par l’atome d’à côté, etc, etc.

Et heureusement que notre peau ne reçoit pas le premier photon, car lors des premières étapes les photons sont à haute énergie. C’est d’abord du rayonnement « X », puis de l’ultraviolet que l’on a, et ce n’est pas bon pour la santé.

Comme la nature est bien faite, les mutations successives, issues des cycles absorption-émission, font que les derniers photons (ceux qui vont voyager dans l’espace) rayonnent dans le domaine visible et sont moins nocifs. Mais attention quand même : l’observation du Soleil demande des équipements de filtrations bien spécifiques.

NB : les valeurs citées peuvent changer de façons importantes en fonction des ouvrages consultés.

Jean-Pierre D.