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Passage de Vénus devant le Soleil

Passage de Vénus devant le Soleil. De l’histoire à l’observation en juin 2004. les observations passées, comprendre le phénomène, pistes pédagogiques préparation à l ’observation. Premières observations du passage de Vénus devant le Soleil.

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Passage de Vénus devant le Soleil

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Presentation Transcript


  1. Passage de Vénusdevant le Soleil De l’histoire à l’observation en juin 2004. les observations passées, comprendre le phénomène, pistes pédagogiques préparation à l ’observation

  2. Premières observations du passage de Vénus devant le Soleil • 1629 - première publication de Képler des dates des deux prochains passages : • Mercure, le 7 novembre 1631 • Vénus, le 6 décembre 1631. Képler ne fit aucun lien entre l'observation de ce phénomène et la mesure éventuelle de la distance Terre-Soleil. 1631 - Gassendi observe le premier, scientifiquement, un passage planétaire. Il montra que le passage s'était produit 4 heures 49 minutes et 30 secondes en avance sur les estimations de Képler (mise en évidence de l’imprécision des Tables Rudolphines). Mouvements et distances

  3. Horrox observant le passage Son ami Crabtree subjugué par Vénus Le Révérend Jeremiah Horrox (1619-1641) prédit un autre passage de Vénus pour 1639. Il utilisa une lunette pour former une image nette du disque solaire. Il déduisit : - diamètre angulaire de Vénus < 1 minute d'arc - avec quelque hypothèse calcule une parallaxe du Soleil (<14") correspondant à une distance Terre-Soleil de14700 rayons terrestres. Il rectifie la position des nœuds de Vénus. Mouvements et distances

  4. Mouvements et distances

  5. 1663 - James Gregory, mathématicien écossais suggéra dans Optica Promota, l'utilisation des passages de Mercure ou de Vénus pour la détermination de la distance du Soleil. Premières observations du passage de Vénus devant le Soleil Mouvements et distances

  6. 1677 - La méthode pratique de cette détermination fut mise au point par E. Halley, durant son voyage à l'île de Sainte Hélène, pour observer les étoiles du voisinage du pôle sud, ainsi que le passage de Mercure. Premières observations du passage de Vénus devant le Soleil Nécessité de lieux d ’observations très éloignés, d ’observations préparatoires (détermination de la latitude et de la longitude du lieu). Halley espère une détermination de la parallaxe solaire à 1/500ème près... 1691-1716 - E. Halley, dans ses publications relatives aux passages planétaires de 1691 à 1716, jeta les bases d'une campagne d'observations des futurs passages de Vénus, en 1761 et 1769, pour la détermination de la distance Terre-Soleil. Mouvements et distances

  7. 1761 et 1769 : la mobilisation scientifique A cette époque, le mécanisme des mouvements planétaires est parfaitement compris grâce à Newton, mais il manque encore une évaluation précise des dimensions du système solaire. Pour la première fois fut organisée, sur une base mondiale, avec une préparation sur plusieurs dizaines d'années, une campagne d'observations systématiques d'un phénomène astronomique. Passage de 1761 : 62 lieux d’observation différents et 120 observateurs répartis sur tout le globe. Passage de 1769 : 77 stations et 151 observations professionnelles . (69 observations faites par des anglais sur des sites distincts, 34 par les français) J.N. Delisle orchestre, d'une manière non-officielle, des observations sans précédent, mais il meurt en 1768. Lalande continue son travail. Mouvements et distances

  8. 1761 et 1769 : la mobilisation scientifique Choix des stations d’observation en fonction • des conditions de visibilité • des conditions météorologiques • d'une bonne connaissance de leurs coordonnées géographiques. Lalande publie cette mappemonde en succèdant comme chef d’orchestre à Delisle qui meurt en 1768. Cette carte est diffusée à plus d’une centaine de correspondants dans le monde. Mouvements et distances

  9. Prédictions de 1761 de Doppel 1761 et 1769 : la mobilisation scientifique Les circonstances : Guerre mondiale depuis déjà quatre années, pour la maîtrise des mers et des routes commerciales avec les pays d'outre-mer (Guerre de sept ans). Une trêve a lieu cependant avec la Couronne britannique pour ce qui concernait ces observations. Mouvements et distances

  10. Passage de 1761 Astronomes français et alliés envoyés par l ’Académie Royale des Sciences (Paris) • C-F Cassini (1714-1784) Vienne avec l ’archiduc Joseph • Abbé J.C. d’Auteroche (1728-1769) Tobolsk en Sibérie avec l ’impératrice • A.G. Pingré (1711-1796) l’île Rodrigues (nord Madagascar) • J-J Lefrançois de Lalande(1732-1807) Luxembourg • Le Gentil de La Galaisière (1725-1792) Pondichéry • voyage interrompu car Pondichéry tomba aux mains des anglais et il se réfugia dans l’île de France (île Maurice) en attendant le passage suivant... Mouvements et distances

  11. Auteroche Cassini Lalande Le Gentil Pingré Mouvements et distances

  12. Passage de 1761 Astronomes anglais envoyés par la Royal Society • Maskelyne Sainte-Hélène (mauvais temps) • C. Mason, J.Bradley, J. Dixon Cap à défaut de Bencoolen (Sumata) • tombé aux mains des français. • J.Winthrop Saint-John (Terre-Neuve) , observa le dernier contact du passage au milieu de milliards d’insectes. Autres lieux d’observation : Hell à Vienne Munck à Middelbourg Wargentin àStockholm Lulofs à Leiden Horrebow à Copenhague Klinkenberg à la Haye Zanotti à Bologne De Almeida à Porto Mohr à Batavia (Jakarta) Mouvements et distances

  13. Auteroche Cassini Lalande Winthrop Maskelyne Mason, Bradley, Dixon Le Gentil Pingré Mouvements et distances

  14. Bilan : des résultats assez décevants dus à une mauvaise connaissance des longitudes des lieux d’observation et au phénomène de la goutte noire…. Mouvements et distances

  15. Passage de 1769 Amélioration des méthodes Lalande organise les observations des astronomes français. • Le Gentil resté à madagascar se rendit à Manille puis Pondichéry… nuage fatal qui le priva d ’observations ! • Chappe, Pauly, Noël, Dubois sur la côte ouest du Mexique (succès des observations mais épidémie de typhus ! • Pingré et le Comte de Fleurieu au Cap François à Saint-Domingue avec mission de tester les horloges marines de Berthoud. Mouvements et distances

  16. Chappe Le Gentil Pingré & Fleurieu Mouvements et distances

  17. Passage de 1769 Amélioration des méthodes En Angleterre l'observation du passage de 1769 fut activement préparée. • Dymond et Wales à Fort Churchill dans la Baie d'Hudson • Le père Maximilen Hell, à Vardö (île de la péninsule scandinave), assisté de l'astronome danois C. Horrebow et d’un jeune botaniste Borgrewing. • Charles Green et James Cook à Tahiti découverte 2 ans auparavant par Wallis . • Bayley au Cap Nord • Dixon dans l'île norvégienne d'Hammerfest. • Mason Cavan (Irlande) • Winthrop Cambridge (Massachussets) • 90 observations dans les colonies britanniques américaines sous l ’impulsion de Winthrop. Autres observations en Russie à l ’invitation de la tsarine Catherine II. Mouvements et distances

  18. Bayley & Dixon Hell Dymond & Wales Chappe Le Gentil Pingré & Fleurieu Green & Cook Mouvements et distances

  19. Observations de Green Tahiti. Bilan : Pas de détermination définitive de la parallaxe solaire (entre 8,43" et 8,80"). Nombreuses victimes (expédition de Chappe au Mexique et voyage de Cook). Observations dans d'autres domaines : botanique, géographique, ethnographique... Mouvements et distances

  20. Entre deux passages En attendant les passages suivants (1874 et 1882) les données sont, à de nombreuses reprises, réexaminées et analysées par des méthodes différentes. Dionis (8,85"), Encke (8,57"), Ferrer (8,58"), Powalky (8,86") D’autres observations ont lieu : oppositions favorables de Mars, Stone (8,93") Winenoke (8,96") Autres méthodes Vitesse de la lumière Foucault (8,86") Variation de l ’équation solaire Le Verrier (8,95") Variation de l ’équation lunaire (Laplace ?) (8,92") Mouvements et distances

  21. Le Passage de Vénus de 1874 Analyse approfondie des transits précédents Progrès considérables des techniques d'observations Invention de la photographie et son utilisation en astronomie Observations depuis les terres australes, depuis la Chine, le Japon … Mouvements et distances

  22. Le Passage de Vénus de 1874 La France, à peine remise de la guerre de 1870-1871, envoya six missions, trois dans l'hémisphère boréal et trois dans l'hémisphère austral : • Héraud à Saïgon • Jean-Jacques-Anatole Bouquet de la Grye (1827- ) sur l'île Campbell • Le commandement Ernest Mouchez (1821/1892) sur l'île Saint-Paul • André à Nouméa, Nouvelle-Calédonie • Le lieutenant de vaisseau Fleuriais, auquel est adjoint le lieutenant de vaisseau Blarez, observa de Pékin • Jules Janssen (1824-1907), directeur de l'Observatoire de Meudon, s'installa à Yokohama, en compagnie de Félix Tisserand, directeur de l'Observatoire de Toulouse. Mouvements et distances

  23. Héraud Fleuriais & Blarez Janssen & Tisserand Bouquet de la Grye Mouchez André Mouvements et distances

  24. Le Passage de Vénus de 1874 Les missions étrangères • L'Angleterre envoya des observateurs aux Indes, en Egypte (Alexandrie), en Perse, en Syrie, en Chine, au Japon, au Cap de Bonne-Espérance, en Australie, en Tasmanie, à Java et aux îles Sandwich (actuellement l’archipel d'Hawaii). • Les Américains s'installèrent en Sibérie, en Chine, au Japon, en Nouvelle-Zélande, aux îles Chatam et Kerguelen, et en Tasmanie. • L'Italie délégua quatre observateurs au Bengale. • L'Allemagne était présente en Perse, en Egypte, en Chine, en Nouvelle-Zélande, aux îles Auckland, Kerguelen et Maurice. • La Russie avait échelonné ses astronomes tout le long de son immense territoire, de la Sibérie jusqu'au détroit de Behring. Mouvements et distances

  25. Héraud Fleuriais & Blarez Janssen & Tisserand Bouquet de la Grye Mouchez André Mouvements et distances

  26. Mouvements et distances

  27. St-Paul 1874 Passage de 1874 Apport de l’enregistrement photographique. Observations depuis les terres australes, depuis la Chine, le Japon … Mouvements et distances

  28. Janssen avait mis au point, un revolver photographique. • "revolver astronomique" se compose de deux disques • le premier comporte une émulsion photographique sensible • le deuxième placé devant le premier est percé de fentes et tourne • mécanisme d'horlogeriepour prendre des images d'une manière intermittente • le tout étant relié à l’oculaire d'un télescope. Il obtient ainsi un film de 48 photographies sur une plaque daguerréotype circulaire. Mouvements et distances

  29. L'Institut de France, en souvenir du passage de Vénus devant le Soleil le 9 Décembre 1874, a fait frapper une médaille portant l'inscription : "Que distent spatio sidara juncta docent" (Par leur rencontre, les astres nous font connaître les distances qui les séparent). Le Passage de Vénus de 1874 La comparaison de toutes les observations faites pendant le transit de 1874 a permis de déterminer une parallaxe solaire de 8"85. Mouvements et distances

  30. Le Passage de Vénus de 1882 Principale technique d’observation : la photographie. Véritable regain d’intérêt populaire. Intérêt mitigé de la communauté astronomique internationale (Russie, Autriche absentes…) mais le passage de 1882 sera également l'occasion de nombreuses expéditions. Le passage fut visible depuis l'Amérique du Sud. Progrès technique de l’enregistrement photographique : 1700 clichés. Mouvements et distances

  31. Le Passage de Vénus de 1882 Les français organisèrent dix missions : • une mission à l'île d'Haïti (Callandreau) • une au Mexique (Bouquet de la Grye) • une à la Martinique (Tisserand, Bigourdan, Puiseux) • une en Floride (Colonel Perrier) • une à Santa-Cruz de Patagonie (Capitaine de Frégate Fleuriais) • une au Chili (Lieutenant de vaisseau de Bernardières) • une à Chubut (Hatt) • une au Rio-Negro (Perrotin, le directeur de l'observatoire de Nice) • une au Cap Horn (Lieutenant de vaisseau Courcelle-Seneuil) • une à Bragado (Lieutenant de vaisseau Perrin). Mouvements et distances

  32. Bouquet de la Grye Callandreau Perrier Tisserand, Bigourdan, Puiseux Perrotin Bernardières Fleuriais Perrin Hatt Courcelle-Seneuil Mouvements et distances

  33. Newcomb chef des expéditions américaines et coordonnateur internationnal, observa en Afrique du Sud. Newcomb Newcomb : photohéliographe 1878 Le Passage de Vénus de 1882 Le US Naval Observatory envoya huit expéditions à travers le monde pour observer le passage. Mouvements et distances

  34. Mouvements et distances

  35. Poste japonais 1874 Poste observation américain 1882 Mouvements et distances

  36. Le groupe de l ’expédition de Newcomb de 1874 Mouvements et distances

  37. Passage de 1882 Autres études associées : Aux îles Sandwich, en 1882, les allemands s'installèrent à Royal Bay dans le cadre de la première année géophysique internationale. Une station similaire fut installée par des français dans la baie Orange près du Cap Horn. Le même jour, ces deux stations enregistrèrent des oscillations étranges de la marée. Ils surent plus tard que c'était une onde de choc provoquée par l'explosion du volcan Krakatoa en Indonésie le 27 août 1883! Mouvements et distances

  38. La dispersion des résultats des observations après réduction est scientifiquement inacceptable. Toutefois Newcomb obtint avec les passages de 1874 et 1882 une valeur de la parallaxe solaire avec une précision de l’ordre du centième de seconde d ’arc : 8,79’’ en 1891 Mouvements et distances

  39. L'après passages Par la suite d'autres méthodes furent utilisées pour obtenir cette parallaxe solaire • l'observation astrométrique directe de Mars • l'aberration de la lumière • le passage de l'astéroïde Eros dans les parages de la Terre en 1941 : 8,790" • l'observation radar a, depuis, remplacé les mesures de parallaxes • mesure Radar, NASA, 1990 : 8,79415" Mouvements et distances

  40. La parallaxe des astéroïdes Retour à l'observation d'astres observables la nuit lors de leur passage au plus proche de la Terre. Mars dans les oppositions favorables (comme en 2003) Petites planètes dont les trajectoires sont bien déterminées Objet Position Distance minimale Parallaxe Vénus conjonction 0,277 ua 31 " Mars opposition au périhélie 0,330 ua 27 " Eros opposition au périhélie 0,150 ua 60 " Précurseur : Galle en 1875, astéroïde Flora. Mouvements et distances

  41. La parallaxe des astéroïdes Eros Découvert en 1898 Orbite assez excentrée e=0,223, i=10°,8, a= 1,45 ua, P = 1,76 ans Dimensions : 33x13 km Plusieurs campagnes d'observation 1900 (Hinks), 1941 () Résultat : parallaxe solaire 8.798"+/-0.001" Mouvements et distances

  42. 5' Asteroid 2000 QW7 Observations simultanées le 6 septembre 2000, à 4h34 TU RIT Observatory (Rochester, New York) latitude 43.0747° Nord longitude 77.6644° Ouest Michelson Observatory (Annapolis, Maryland) longitude 76.49° Ouest latitude ?? Nord. AD = 01:40:46 Déc = -03:44:26 (J2000). Mouvements et distances

  43. 5' Asteroid 2000 QW7 Observations simultanées le 6 septembre 2000, à 4h34 TU RIT Observatory (Rochester, New York) latitude 43.0747° Nord longitude 77.6644° Ouest Michelson Observatory (Annapolis, Maryland) longitude 76.49° Ouest latitude ?? Nord. AD = 01:40:46 Déc = -03:44:26 (J2000). Mouvements et distances

  44. 5' Asteroid 2000 QW7 Observations simultanées le 6 septembre 2000, à 4h34 TU RIT Observatory (Rochester, New York) latitude 43.0747° Nord longitude 77.6644° Ouest Michelson Observatory (Annapolis, Maryland) longitude 76.49° Ouest latitude ?? Nord. AD = 01:40:46 Déc = -03:44:26 (J2000). Mouvements et distances

  45. L'ère actuelle Dans le monde scientifique, la vitesse de la lumière sert à définir l'unité de distance. Il en est de même pour l'unité astronomique Mouvements et distances

  46. Le temps d'aller et retour d'une onde radar réfléchie sur une surface solide d'une planète tellurique donne une précision de l'ordre du km. Les distances par écho radar Détermination radar On mesure un temps, et déduit une distance. Puis on en déduit la parallaxe 8.794148" +/- 0.000007" Valeur adoptée actuellement par l'UAI Mouvements et distances

  47. Les parallaxes trigonométriques du Soleil au cours des âges XVII et XVIIIèmes siècles Observation Date Méthode Parallaxe Distance moyenne (Erreur “) Cassini et al . 1672 parallaxe méridienne de Mars 9.5 140 000 000 Flamsteed 1672 parallaxe méridienne de Mars 10 131 500,000 Picard 1672 parallaxe de Mars 20 66 000 000 Lalande 1771 (1769) passage de Vénus 8.55 à 8.63 153 800 000 à 152 400,000 Pingré 1772 (1769) passage de Vénus 8.80 149 484 000 à 149 598 000 Mouvements et distances

  48. Les parallaxes trigonométriques du Soleil au cours des âges XIXème siècle Observation Date Méthode Parallaxe Distance moyenne (Erreur “) Encke 1824 passages de Vénus 8.5776 153 290 000 Gilliss & Gould 1856 parallaxe méridienne de Mars 8.495 Hall 1865 parallaxe méridienne de Mars 8.842 Newcomb 1867 parallaxe méridienne de Mars 8.855 Todd 1881 passages de Vénus (1874) 8.883 (0.034) Proctor 1882 passages de Vénus 8.80 149 484 000 Obrecht 1885 passages de Vénus (1874) 8.81 (0.06) Harkness 1889 passages de Vénus (1882) 8.842 (0.0118) 148 792 000 (198 600) Newcomb 1891 passages du 18ème siècles 8.79 (.051) Harkness 1894 système des constantes 8.809 (.00567) 149 343 000 (96 100) Newcomb 1895 Vénus sur le disque solaire 8.857 (0.016) (passages de 1874 et 1882) contactes solaires de Vénus (1761, 1769, 1874, 1882) 8.794 (0.023) Newcomb 1895 système des constantes 8.800 (.0038) Mouvements et distances

  49. Les parallaxes trigonométriques du Soleil au cours des âges XXème siècle Observation Date Méthode Parallaxe Distance moyenne (Erreur “) Spencer Jones 1941 campagne Eros 8.790 (0.001) Modern 1976 radar 8.794148 149 598 233 (0.000007) Valeur UAI : 8.794148" +/- 0.000007" Valeur UAI de l ’UA : 149 597 870 610 m Mouvements et distances

  50. Et maintenant que voir et que faire ? Dans un passage devant le Soleil on a : un lieu d'observation, notre Terre une étoile, le Soleil une planète, Vénus Cette situation est similaire pour la détection des exoplanètes L'étoile remplace le Soleil La planète est remplacée par une exoplanète à découvrir Mouvements et distances

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