CCeelleessttiiaaTTuuttoorriieell

Vallejo OlivierChargé de Mission au Planétarium de Strasbourg

Celestia est un logiciel libre de droit qui permet de simuler le système solaire entrois dimensions et en temps réel. Nous allons voir dans ce tutoriel les paramètresde base pour bien débuter et exploiter au mieux les capacités du logiciel. Dans unpremier temps voici l’adresse du site web où vous pouvez télécharger la dernièreversion de Celestia :hhttttpp::////wwwwww..sshhaatttteerrss..nneett//cceelleessttiiaa//Celestia est donc un outil puissant qui permet de montrer les mouvements desastres du système solaire, en trois dimensions. La possibilité d'enregistrer desimages, des vidéos, de montrer plusieurs points de vue simultanément, avec unegrande qualité d'image, en font un outil pédagogique très intéressant à tous lesniveaux d'enseignement du secondaire.

AA qquuooii sseerrtt CCeelleessttiiaa??

11

LLeess ddiifffféérreennttss ppaarraammèèttrreess dduu llooggiicciieell

Il s'agit ici de la navigation c'est à dire du choix des objets célestes que l'onva vouloir suivre. On peut à tout moment revenir au Soleil, on peut aussichoisir un objet (une planète, un satellite naturel ou artificiel, une planètenaine, certaines étoiles ou encore une galaxie du groupe local). Grâce aunavigateur de système solaire intégré dans le logiciel vous avez accès à tousles corps ou presque gravitant dans le système solaire. Le navigateur célestevous permettra de voyage dans l'espace interstellaire puisque vous avez lapossibilité de vous déplacer vers d'autres étoiles de la Galaxie. Enfin ledécouvreur d'éclipse vous permettra de trouver n'importe quelle éclipse deSoleil ou de Lune, dans le passé mais aussi dans le futur. Dès qu'un objet estsélectionné, ses caractéristiques apparaissent en haut à gauche de l'écran.

Pour les utilisateurs avancés il y a la possibilité d'ouvrir un script ou d'utiliserdes scripts préenregistrés. La fonction la plus intéressante est celle decapture d'images ou de vidéos. L'image enregistrée sera au format compresséJPEG. Pour la vidéo, plusieurs options sont proposées. On peut choisir lenombre d'images par seconde (de 15 à 30) et la résolution (de 160 × 120jusqu'à 1920 × 1080), les vidéos étant au format AVI.

Il s'agit ici de régler l'évolution temporelle des évènements. Vous avez lapossibilité de régler l'heure, puis de vous déplacer dans le temps vers le passéou vers le futur à plus ou moins grande vitesse. On peut également arrêter letemps pour figer un évènement et prendre une image, par exemple, ou bienlaisser le temps s'écouler et capturer une vidéo. Il y a toujours la possibilitéde revenir au temps présent. Les raccourcis clavier s'avèrent très utiles danscette partie.

22

Celestia offre la possibilité de voir simultanément plusieurs vues. D'un pointde vue pédagogique cette option est extrêmement intéressante car on vapouvoir montrer l'évolution d'un système sous différents angles ou enaffichant des options différentes pour chaque vue. On peut scinder l'écranhorizontalement ou verticalement, et ce plusieurs fois.

Vous pouvez choisir ici ce que vous voulez afficher à l'écran. Outre le modefenêtré ou plein écran il y la possibilité d'afficher une multitude d'éléments àl'écran. Les planètes, les satellites, les étoiles, les comètes, les astéroïdes dansle système solaire mais aussi les étoiles, galaxies et nébuleuses au-delà. Pourl'affichage des planètes, on peut choisir de voir ou non l'atmosphère, lesnuages, les lumières nocturnes (pour la Terre), l'ombre des anneaux ou deséclipses. On peut afficher plusieurs grilles pour se repérer (l'écliptique parexemple) ainsi que les constellations. Enfin on peut afficher les noms descorps, mais aussi de nombreux repères comme les montagnes, les mers, lescontinents, etc.

EExxeemmpplleess dd''uuttiilliissaattiioonn ddee CCeelleessttiiaaLLee mmoouuvveemmeenntt ddeess ppllaannèètteess dduu ssyyssttèèmmee ssoollaaiirree

Avec Celestia il est très facile,à l'aide de la souris de chan-ger de point de vue, d'effec-tuer des rotations, deszooms. Dans cet exemple onva montrer le mouvementdes planètes dans le systèmesolaire. On pourra parexemple comparer les révolu-tions de la Terre et de Vénus,tout en montrant sur lemême écran leurs rotations.Grâce à l'acquisition de vidéo on pourra, parexemple, enregistrer le mouvement d'une pla-nète, puis exploiter cette vidéo avec un autrelogiciel pour en déduire la vitesse de révolutionen fonction de la position de la planète, onpourra tracer les vecteurs vitesse, calculer la vi-tesse moyenne. A noter qu'avec Celestia onpeut afficher le vecteur vitesse à l'écran.

33

LLee mmoouuvveemmeenntt ddee llaa LLuunnee

LLeess éécclliippsseess ddee SSoolleeiill eett ddee LLuunnee

Ici nous nous intéressons aumouvement de la Lune au-tour de la Terre. Avec Ce-lestia on va pouvoir montrer,en utilisant plusieurs vue si-multanément, à la fois que laLune effectue une rotationsur elle-même, mais aussi quecette rotation a la mêmepériode que la révolution dela Lune autour de la Terre,donc que la Lune est syn-chrone.On va aussi pouvoir expliquer la différenceentre la période synodique (qui correspond à lapériode entre deux phases de Lune identiques)et la période sidérale qui correspond à lapériode de révolution. En utilisant plusieursvues simultanées on pourra montrer pourquoiil y a une différence de deux jours environentre ces deux périodes.

L'application découvreurd'éclipses permet d'ac-céder aux dates etheures des éclipses deSoleil et de Lune qui onteu lieu dans le passé ouqui sont à venir. Là aussil'option de vues mul-tiples est intéressante.On va ainsi pouvoir observer l'ombre de la Lune sur la Terre qui se déplace, etavec une autre vue la vision que l'on a depuis la Terre. L'affichage des villes etdes continents permet de savoir précisément où l'éclipse sera observable.

44

LLee mmoouuvveemmeenntt rrééttrrooggrraaddee ddee MMaarrss

LLeess éécclliippsseess ddee IIoo eett llaa mmeessuurree ddee llaa vviitteessssee ddee llaa lluummiièèrree

La planète Mars a toujoursintrigué les savants dèsl'Antiquité. Son mouvementapparent dans le ciel faitapparaître parfois une rétro-gradation par rapport auxétoiles lointaines. Avec Ce-lestia on pourra étudier lestrajectoires de la Terre et deMars pendant la période derétrogradation et ainsi expli-quer l'origine du phénomène.On va ainsi pouvoir observer, avec une vuemultiple, à la fois les trajectoires de la Terre etde Mars sur leur orbite, mais aussi le mouve-ment de Mars, vue depuis la Terre, par rapportaux constellations. En faisant quelques capturesd'images, on pourra ainsi, avec quelques tracés,expliquer la rétrogradation de Mars.

Lorsque Cassini avaitétudié les mouvementsdes satellites de Jupiter,il n'arrivait pas à expli-quer le retard oul'avance qu'avait parfoiscertains satellites sur leshoraires qu'il avait calcu-lées. L'idée ici est defaire ce qu'avait imaginé O. Römer, à savoir expliquer ces retards par le fait quela lumière se déplace à une vitesse finie. L'idée est donc de calculer cettevitesse en observant les éclipses de Io, et en utilisant une vue multiple, com-prenant notamment les trajectoires de la Terre et de Jupiter autour du Soleil.

55

LLeess ddiifffféérreennttss rraaccccoouurrcciiss ccllaavviieerr

FFGG

CCttrrll++GGDDéébbuuttFFiinn**

CCeennttrree ll''oobbjjeett sséélleeccttiioonnnnéé àà ll''ééccrraannSSuuiivvrree llaa sséélleeccttiioonnAAlllleerr àà ll''oobbjjeett sséélleeccttiioonnnnééAAlllleerr àà llaa ssuurrffaaccee ddee ll''oobbjjeett sséélleeccttiioonnnnéé

SS''ééllooiiggnnee ddee ll''oobbjjeettSSee rraapppprroocchhee ddee llaa sséélleeccttiioonn

TToouurrnnee llaa vvuuee ddee 118800°°

HHYYTT

SSéélleeccttiioonnnnee nnoottrree SSoolleeiillOOrrbbiittee ssyynncchhrroonneePPiisstteerr ll''oobbjjeettIInncclliinnee ll''oobbsseerrvvaatteeuurr ddaannss llee sseennss ddee llaa ffllèècchhee

TTaannggaaggee vveerrss llee bbaassEEnn oorrbbiittee aauuttoouurr ddee ll''oobbjjeett ddaannss llee sseennss ddee llaa ffllèècchhee

7799554466

TTaannggaaggee vveerrss llee hhaauuttRRoouulliiss àà ggaauucchheeRRoouulliiss àà ddrrooiitteeSSttooppppee llaa rroottaattiioonn

VViirraaggee àà ddrrooiitteeVViirraaggee àà ggaauucchhee

NNaavviiggaattiioonn

VVuueess,, RReenndduu eett AAuuttrreess

NNoommss eett OObbjjeettss

MMoouuvveemmeenntt eett TTeemmppssAAQQXXFF22

DDiimmiinnuuee llaa vviitteesssseeAAuuggmmeennttee llaa vviitteesssseeIInnvveerrssee llaa ddiirreeccttiioonnRRèèggllee llaa ddiirreeccttiioonn vveerrss llee cceennttrree ddee ll''ééccrraann

RRèèggllee llaa vviitteessssee àà 11000000 kkmm//ssRRèèggllee llaa vviitteessssee àà 11 kkmm//ss

RRèèggllee llaa vviitteessssee àà llaa vviitteessssee ddee llaa lluummiièèrree ((cc))

EEssppaaccee

JJ

RRèèggllee llaa vviitteessssee àà 1100 xx llaa vviitteessssee ddee llaa lluummiièèrree ((1100 .. cc))

RRèèggllee llaa vviitteessssee àà 11 UUAA ((UUnniittéé AAssttrroonnoommiiqquuee)) ppaarr sseeccoonnddee

RRèèggllee llaa vviitteessssee àà 11 aall//ss ((aannnnééee lluummiièèrree ppaarr sseeccoonnddee))

AArrrrêêttee llee mmoouuvveemmeenntt

PPeerrmmuuttee ll''ééccoouulleemmeenntt dduu tteemmppss vveerrss ll''aavveenniirr oouu vveerrss llee ppaasssséé

AArrrrêêttee // rreepprreenndd llee ccoouurrss dduu tteemmppss

\\LL

MMaajj++LL

KK

CCoouurrss dduu tteemmppss nnoorrmmaallAAccccééllèèrree 1100 ffooiiss ll''ééccoouulleemmeenntt dduu tteemmppss

AAccccééllèèrree 22 ffooiiss ll''ééccoouulleemmeenntt dduu tteemmppssRReemmeett CCeelleessttiiaa àà aauu jjoouurr eett àà ll''hheeuurree aaccttuueellss

RRaalleennttiitt 22 ffooiiss ll''ééccoouulleemmeenntt dduu tteemmppssRRaalleennttiitt 1100 ffooiiss ll''ééccoouulleemmeenntt dduu tteemmppss

MMaajj++WW

==

&&MM

AAssttéérrooïïddeessCCoommèètteessCCoonnsstteellllaattiioonnssGGaallaaxxiieess

PPooiinnttss ddee rreeppèèrreessAAmmaass gglloobbuullaaiirreess

LLuunneess

NNBB

CCttrrll++AAII

PPllaannèètteess nnaaiinneessAAssttrroonneeffssÉÉttooiilleessAAttmmoosspphhèèrreess

QQuueeuueess ddeess ccoommèètteessNNuuaaggeess

;;UU

^̂++eessppaaccee

GGrriillllee ccéélleesstteeOOmmbbrree ddeess éécclliippsseessGGaallaaxxiieessAAmmaass gglloobbuullaaiirreess

NNéébbuulleeuusseessMMaarrqquueeuurrss ssuurr lleess oobbjjeettss

PPLLuunneess mmiinneeuurreessPPllaannèètteess

LLiimmiitteess ddeess ccoonnsstteellllaattiioonnss// DDeessssiinn ddeess ccoonnsstteellllaattiioonnss

LLuummiièèrreess nnooccttuurrnneessOO AAffffiicchhee ttoouutteess lleess oorrbbiitteess sséélleeccttiioonnnnééeess

DDiimmiinnuuee llaa lluummiièèrree aammbbiiaanntteeAAuuggmmeennttee llaa lluummiièèrree aammbbiiaanntteeBBaassccuullee PPlleeiinn ééccrraann // mmooddee ffeennêêttrrééDDiimmiinnuuee llee cchhaammpp ddee vviissiioonn ((CCddVV))

MMaarrqquuee ll''oobbjjeett sséélleeccttiioonnnnééAAuuggmmeennttee llee CCddVV

CCoonnttrrôôllee dduu tteexxttee dd''iinnffoorrmmaattiioonn ((aauuccuunn,, ccoonncciiss,, ccoommpplleett))

TTaabbSSuupppprr

AAffffiicchhaaggee ""ffiill ddee ffeerr""PPaarrccoouurrtt lleess ddiifffféérreenntteess vvuueess aaffffiicchhééeessSSuupppprriimmee llaa vvuuee aaccttiivveeSSuupppprriimmee ttoouutteess lleess vvuueess ssaauuff llaa vvuuee aaccttiivvee

PPaarrttaaggee llaa vvuuee vveerrttiiccaalleemmeennttPPaarrttaaggee llaa vvuuee hhoorriizzoonnttaalleemmeenntt CCttrrll++CC

CCaappttuurree dd''iimmaaggeeEEnnrreeggiissttrree uunnee aanniimmaattiioonn vviiddééooPPeennddaanntt ll''eennrreeggiissttrreemmeenntt dd''uunnee vviiddééoo :: PPaauussee // RReepprriissee

AArrrrêêtteerr ll''eennrreeggiissttrreemmeenntt ddee llaa vviiddééoo

AAccttiivvee llee mmooddee dd''eennttrrééee dd''uunn oobbjjeett ppaarr ssoonn nnoomm

CCooppiiee llaa ssiittuuaattiioonn aaccttuueellllee ddaannss llee pprreessssee­­ppaappiieerrss

CC

++ MMaajj88

22

ZZ

FF33FF44

FF55FF66FF77FF11

MMaajj++KK

!!

?? AAffffiicchhee llee ttrraajjeett ddee llaa lluummiièèrree ddee ll''oobbsseerrvvaatteeuurr àà ll''oobbjjeett sséélleecctt.. ­­ SSoouussttrraaiitt llee tteemmppss ddee ttrraajjeett ddee llaa lluummiièèrree àà cceelluuii ddee llaa ssiimmuullaattiioonn

WW

EEMMaajj++EE

MMaajj++MM

MMaajj++PP

CCttrrll++TTCCttrrll++BB

CCttrrll++EE

MMaajj++UUCCttrrll++KK

CCttrrll++LL

{{}},,..

CCttrrll++PPVV

AAlltt++EEnnttrrééee

CCttrrll++WW

CCttrrll++DDCCttrrll++RRCCttrrll++UU

FF1100

FF1111FF1122

EEnnttrrééee

MMaajj++FF1100