Observatoire de Lyon – Stage Galilée, Kepler, Newton et les autres…

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2008/11/19 100 ans d'Astronomie 2

Dessin de Huygens de 1659

Que voit-on ?

• les orbites héliocentriques de la Terre et de Saturne, pratiquement dans le même plan (inclinaison de l’orbite de Saturne 2°30').• les différentes phases de Saturne lors de sa rotation autour du Soleil avec l’orientation propre des anneaux• les signes A D G J Bélier, Gémeaux, Balance, Capricorne• à l’extérieur l’aspect de Saturne vu de la Terre• la Terre dessinée avec son axe de rotation.

Dans Systema Saturnium


Orbites : révolution sidérale

Terre ?

Saturne ? 29 ans et 67 jours ou 29 et 11/24 ans.

1 an soit 365j 6h 9 min 9,5 s

Les rrévolutions des planètes autour du Soleil se font dans le sens direct (inverse des aiguilles d’une montre).


Comment peut-on s’orienter sur le dessin ?

Dans quelle constellation est le Soleil au début printemps ? Le Bélier

Où devrait se trouver la Terre ? Opposé au signe du Bélier par rapport au Soleil

Dans quelle direction se situe le point vernal ?

Un peu avant le début du signe Bélier, à peu près la direction D.


Situation de la Terre

L’inclinaison de la Terre est-elle correcte ?Oui, car après le printemps vient l’été (Soleil haut à midi).

Où placer la Terre à l’équinoxe de printemps, en se référant aux lettres de positions de Saturne ?

A peu près dans la direction GB.

Les orbites sont-elles à l’échelle ?

Non car le demi-grand axe de Saturne vaut 9,6 unités astronomiques.


- la Terre est dans le plan des anneaux, on ne voit plus que la tranche même si les anneaux sont éclairés d’un côté.

Aspects des anneaux

Quand l’anneau disparaît-il ?

- Lorsque le Soleil passe dans le plan des anneaux, ses faces ne sont plus éclairées et la tranche est pratiquement invisible.


Lors d’une révolution de Saturne en 29 ans 167 jours, ceci se produit en deux positions opposées B et D.

Quand et à quelle fréquence ?

Quand se produit le passage du Soleil dans le plan des anneaux ?

Toutes les demi-révolutions de Saturne : 14 ans 166 jours.Fréquence : 2 fois par révolution sidérale de Saturne.

Quelle est la fréquence de ce phénomène ?


Passage de la Terre

Comment se produit le passage de la Terre dans le plan des anneaux ?

Le plan des anneaux reste parallèle à lui-même, au cours des révolutions de Saturne.

Le plan va balayer l’orbite de la Terre


AB

C

S

M

N

359 jours

N’

Passage du plan des anneaux dans l’orbite de la Terre

Mais disparition aussi quand le Soleil est dans le plan des anneaux devenant invisible.

Le plan des anneaux va balayer l’orbite de la Terre

Le plan va rencontrer en M l’orbite de la Terre.

Le plan balayant toute l’orbite, il y aura toujours au moins une disparition.

Couper ce plan en parcourrant AC.

Le plan quitter l’orbite de la Terre en N .


Sachant que Saturne fait un tour (2 x 9,55 u.a.) en 29 ans 167 jours, temps pour 2 u.a. ?

Calcul du temps pour parcourir AC ?

L’arc AC est presque égal au diamètre de l’orbite de la Terre soit 2 unités astronomiques.

Réponse 359 jours.

AB

C

S

M

N

359 jours

N’



Il faut presque un an (359 jours) à Saturne pour que le plan des anneaux balaye l’orbite de la Terre.

- lorsque Saturne ira de B en C en six mois, il y aura un troisième passage de la Terre dans le plan des anneaux, quand elle sera en N’.

- si le passage dans les anneaux de la Terre se fait au début du balayage (la Terre un peu avant M, Saturne un peu après A), il y a un deuxième passage juste après car la Terre tourne plus vite.

- six mois plus tard Saturne est en B (passage du Soleil dans le plan des anneaux), la Terre est presque à N.

AB

C

S

M

N

359 jours

N’



- une due au Soleil dans le plan.

Conclusions

A chaque passage du Soleil dans le plan des anneaux, on peut avoir

un, ou trois passages de la Terre dans le plan des anneaux

- une ou trias par la Terre dans le plan des anneaux

AB

C

S

M

N

359 jours

N’


deux ou quatre disparitions des anneaux :

un passage du Soleil dans le plan des anneaux


On donne :demi-grand axes

de la Terre 150 000 000 km, de Saturne 1 429 000 000 km (soit 9,55 u.a.),

diamètre de Saturne, 120660 km, de l’anneau 136200 km.

Saturne vue de la Terre

Distance et diamètre apparent de Saturne à la conjonction et à l’opposition ?

Ce sont les deux positions où la planète est la plus proche et la plus éloignée de la Terre.

Conjonction, Soleil et planète alignés avec la Terre, mais du même côté.

Opposition, alignement des trois corps, Terre est entre Soleil et planète.


conjonction opposition

distance (km) 1579000000 1279000000

Diam. ang. Planète

Diam. ang. anneau

Saturne vue de la Terre

Diamètre de Saturne, 120660 km, de l’anneau 136200 km.

conjonction opposition

distance (km) 1579000000 1279000000

Diam. ang. Planète 15,8" 19,4"

Diam. ang. anneau 35,6" 43,9"

Demi-grand axes de la Terre 150 000 000 km, de Saturne 1 429 000 000 km (soit 9,55 u.a.),


Observations - simulations

La prochaine disparition des anneaux aura lieu le ?

La Terre et Saturne seront-elles en conjonction ou en opposition ?

4 septembre 2009.



Presque la conjonction (17 septembre).

La prochaine disparition des anneaux aura lieu le 4 septembre 2009.

Positions de Saturne.

Position de la Terre ?

Les éphémérides donnent longitude écliptique de Saturne de 169° 40'.

Le Soleil sera presque dans la même direction, (longitude 180° à l’équinoxe d’automne quelques jours plus tard.

L’observation sera difficile.

On peut hésiter entre les en B ou D.



En quelle année et mois aura lieu la prochaine disparition ?

Ceci reporte 2024, avant l’équinoxe de printemps.

2009 + 14 ans et 11 mois

Tout ceci peut se vérifier avec

• un logiciel tel Stellarium.

• une simulation par Géogébra


Stellarium simulation

Lancer Stellarium

1 - Passage de la Terre dans le plan des anneaux

• Se placer avec le menu Configuration/Dates & heures au 1er janvier 2008 0 heure

• Avec le menu Recherche d’objet sélectionner Saturne

• Zoomer sur Saturne en repoussant la molette de la souris jusqu’à avoir Saturne et l’anneau plein écran.

• En appuyant sur la touche “=” faire avancer le temps de jour en jour pour voir évoluer l’anneau (pour revenir en arri re touche “-”).

• Rechercher la disparition de l’anneau. Noter le jour. On peut affiner l’heure.

• En zoom inverse faire apparaître le ciel, l’horizon et le Soleil pour situer Saturne.

A quelle heure pourra t-on voir Saturne ?

17 septembre 2009• rechercher la conjonction Soleil Saturne



2 - Passage du Soleil dans le plan des anneaux

Se placer dans le Soleil

• sélectionner le Soleil par le menu Recherche d’objet

• faire “CTRL shift g” pour se placer sur le Soleil

• sélectionner Saturne le menu Recherche d’objet

• zoomer pour revoir les anneaux plein écran

• rechercher la date de disparition des anneaux

• discussion

10 août 2009


Revenir les pieds sur Terre

• sélectionner la Terre par le menu Recherche d’objet

• faire “CTRL shift g” pour se placer sur le Soleil

• sélectionner Saturne le menu Recherche d’objet

• zoomer pour revoir les anneaux plein écran

• rechercher la date de disparition des anneaux

• discussion

En avançant d’année en année, puis de mois en mois et jour en jour trouver la prochaine disparition des anneaux.


3 - Passage suivant

Dates ?

4 septembre 2009



On peut aussi vérifier que quelques mois après l’observation de l’aspect non circulaire de Saturne par Galilée en 1610, il y eut une disparition de l’anneau.

4 - Histoire

Le 26 juin 1612 le 17 février 1613

On peut aussi vérifier que quelques mois après l’observation de l’aspect non circulaire de Saturne par Galilée en 1610, il y eut une disparition de l’anneau. Dates : le 26 juin 1612 et aussi le 17 février 1613.


Simulation par Géogébra

Lancer GéogébraCharger le fichier : passage_plan_anneaux.ggb

Boutons visibilité

Orbite saturne

Inclinaison

Date

Déphasage Terre

Curseur dates entre TA et TB

Encadrement dates

Bonne promenade

Anneaux Saturne

Axe Terre Saturne


Photos NASA










Prométhée


Mimas






Thétys et l’anneau


cyclones


Encélade


Dioné


Epaisseur des anneaux : 1 km

Encélade


Titan




Dioné



Rhéa

2008/11/19 100 ans d'Astronomie 49cyclones




Saturne en infrarouge



F i n

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