Observatoire de Lyon Stage Galile Kepler Newton et

Observatoire de Lyon – Stage Galilée, Kepler, Newton et les autres… 2008/11/19 100 ans d'Astronomie

Dessin de Huygens de 1659 Dans Systema Saturnium 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. 2008/11/19 100 ans d'Astronomie 2

Orbites : révolution sidérale Les rrévolutions des planètes autour du Soleil se font dans le sens direct (inverse des aiguilles d’une montre). Terre ? 1 an soit 365 j 6 h 9 min 9, 5 s Saturne ? 29 ans et 67 jours ou 29 et 11/24 ans. 2008/11/19 100 ans d'Astronomie 3

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. 2008/11/19 100 ans d'Astronomie 4

Situation de la Terre 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. L’inclinaison de la Terre est-elle correcte ? Oui, car après le printemps vient l’été (Soleil haut à midi). Les orbites sont-elles à l’échelle ? Non car le demi-grand axe de Saturne vaut 9, 6 unités astronomiques. 2008/11/19 100 ans d'Astronomie 5

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. - la Terre est dans le plan des anneaux, on ne voit plus que la tranche même si les anneaux sont éclairés d’un côté. 2008/11/19 100 ans d'Astronomie 6

Quand et à quelle fréquence ? Quand se produit le passage du Soleil dans le plan des anneaux ? Lors d’une révolution de Saturne en 29 ans 167 jours, ceci se produit en deux positions opposées B et D. Quelle est la fréquence de ce phénomène ? Toutes les demi-révolutions de Saturne : 14 ans 166 jours. Fréquence : 2 fois par révolution sidérale de Saturne. 2008/11/19 100 ans d'Astronomie 7

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 2008/11/19 100 ans d'Astronomie 8

Passage du plan des anneaux dans l’orbite de la Terre Le plan des anneaux va balayer l’orbite de la Terre Le plan va rencontrer en M l’orbite de la Terre. Couper ce plan en parcourrant AC. Le plan quitter l’orbite de la Terre en N. Le plan balayant toute l’orbite, il y aura toujours au moins une disparition. Mais disparition aussi quand le Soleil est dans le plan des anneaux devenant invisible. 2008/11/19 100 ans d'Astronomie 9

Passage du plan des anneaux dans l’orbite de la Terre Calcul du temps pour parcourir AC ? L’arc AC est presque égal au diamètre de l’orbite de la Terre soit 2 unités astronomiques. Sachant que Saturne fait un tour (2 p x 9, 55 u. a. ) en 29 ans 167 jours, temps pour 2 u. a. ? Réponse 359 jours. 2008/11/19 100 ans d'Astronomie 10

Passage du plan des anneaux dans l’orbite de la Terre Il faut presque un an (359 jours) à Saturne pour que le plan des anneaux balaye l’orbite de la Terre. - 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. - 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’. 2008/11/19 100 ans d'Astronomie 11

Passage du plan des anneaux dans l’orbite de la Terre 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 un passage du Soleil dans le plan des anneaux deux ou quatre disparitions des anneaux : - une due au Soleil dans le plan. - une ou trias par la Terre dans le plan des anneaux 2008/11/19 100 ans d'Astronomie 12

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. On donne : demi-grand axes de la Terre 150 000 km, de Saturne 1 429 000 km (soit 9, 55 u. a. ), diamètre de Saturne, 120660 km, de l’anneau 136200 km. 2008/11/19 100 ans d'Astronomie 13

Saturne vue de la Terre Diamètre Demi-grand axes de Saturne, 120660 km, de la Terre 150 000 km, de l’anneau 136200 km. de Saturne 1 429 000 km (soit 9, 55 u. a. ), conjonction opposition 1579000000 1279000000 Diam. ang. Planète 15, 8" 19, 4" Diam. ang. anneau 35, 6" 43, 9" distance (km) 2008/11/19 100 ans d'Astronomie 14

Observations - simulations La prochaine disparition des anneaux aura lieu le ? 4 septembre 2009. La Terre et Saturne seront-elles en conjonction ou en opposition ? 2008/11/19 100 ans d'Astronomie 15

Observations - simulations La prochaine disparition des anneaux aura lieu le 4 septembre 2009. Position de la Terre ? Positions de Saturne. On peut hésiter entre les en B ou D. 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. Presque la conjonction (17 septembre). 2008/11/19 L’observation sera difficile. 100 ans d'Astronomie 16

Observations - simulations En quelle année et mois aura lieu la prochaine disparition ? 2009 + 14 ans et 11 mois Ceci reporte 2024, avant l’équinoxe de printemps. Tout ceci peut se vérifier avec • un logiciel tel Stellarium. • une simulation par Géogébra 2008/11/19 100 ans d'Astronomie 17

Stellarium simulation Lancer Stellarium 1 - Passage de la Terre dans le plan des anneaux • Se placer avec le menu Configuration/Dates & heures au 1 er 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 “-”). • Recher 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 ? • recher la conjonction Soleil Saturne 2008/11/19 100 ans d'Astronomie 17 septembre 2009 18

Stellarium simulation 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 • recher la date de disparition des anneaux 10 août 2009 • discussion 2008/11/19 100 ans d'Astronomie 19

Stellarium simulation 3 - Passage suivant 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 • recher la date de disparition des anneaux 4 septembre 2009 • discussion En avançant d’année en année, puis de mois en mois et jour en jour trouver la prochaine disparition des anneaux. Dates ? 2008/11/19 100 ans d'Astronomie 20

Stellarium simulation 4 - Histoire On peut aussi vérifier quelques mois après l’observation de l’aspect non circulaire de Saturne par Galilée en 1610, il y eut une disparition de l’anneau. Le 26 juin 1612 le 17 février 1613 On peut aussi vérifier 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. 2008/11/19 100 ans d'Astronomie 21

Simulation par Géogébra Lancer Géogébra Charger le fichier : passage_plan_anneaux. ggb Boutons visibilité Orbite saturne Anneaux Saturne Inclinaison Date Déphasage Terre Curseur dates entre TA et TB Encadrement dates Axe Terre Saturne Bonne promenade 2008/11/19 100 ans d'Astronomie 22