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LA LETTRE D'INFORMATION DE L'IMCCE

N°110 : mars 2015
Éphémérides du mois
de mars 2015

(Repère géocentrique,
les quadratures
et les conjonctions
sont en ascension droite)

Les éphémérides
sont données
en temps légal français

3 mars
À 09h 03m 01s : Conjonction géocentrique en ascension droite entre la Lune et Jupiter, différence de déclinaison : - 5°27', élongation solaire de Jupiter : 152°E.

5 mars
À 08h 33m 04s : la Lune à l'apogée (distance maximale à la Terre) d = 406384.828 km, diamètre apparent : 29.4849' longitude moyenne : 159.651399°.
À 19h 05m 24s : Pleine Lune.

12 mars
À 09h 03m 04s : Conjonction géocentrique en ascension droite entre la Lune et Saturne, différence de déclinaison : + 2°15', élongation solaire de Saturne : 106°O.

13 mars
À 18h 47m 55s : Dernier Quartier.

14 mars
À 20h 54m 31s : Saturne est stationnaire dans la constellation du Scorpion, puis rétrograde.

19 mars
À 05h 55m 52s : Conjonction géocentrique en ascension droite entre la Lune et Mercure, différence de déclinaison : + 5°11', élongation solaire de la Lune : 17°O.
À 20h 38m 18s : la Lune au périgée (distance minimale à la Terre) d = 357583.552 km, diamètre apparent : 33.4978' longitude moyenne : 350.624121°.

20 mars
À 10h 36m 11s : Nouvelle Lune.
À 23h 45m 11s : équinoxe de printemps.

21 mars
À 23h 14m 05s : Conjonction géocentrique en ascension droite entre la Lune et Mars, différence de déclinaison : - 0°58', élongation solaire de la Lune : 21°E.

22 mars
À 20h 50m 17s : Conjonction géocentrique en ascension droite entre la Lune et Vénus, différence de déclinaison : - 2°50', élongation solaire de la Lune : 34°E.

27 mars
À 08h 42m 37s : Premier Quartier.

30 mars
À 12h 25m 44s : Conjonction géocentrique en ascension droite entre la Lune et Jupiter, différence de déclinaison : - 5°35', élongation solaire de Jupiter : 123°E.

Archives
Les archives

Contacts
Service de renseignements
sr@imcce.fr
Éphémérides en ligne
miriade@imcce.fr

Directeur de publication
Daniel Hestroffer

Rédacteurs
Jean-Eudes Arlot
Michel Capderou
Florent Deleflie
Valery Lainey
Nicolas Rambaux
Patrick Rocher
William Thuillot

IMCCE - Observatoire de Paris
77, avenue Denfert-Rochereau
F-75014 PARIS

LOGO IMCCE   LOGO OBSPM

Filet
Visibilité des planètes

(Planètes visibles entre les latitudes 60° Nord et 60° Sud et les constellations les plus voisines)

Mercure est invisible durant le mois de mars 2015.

Vénus est visible tout le mois au crépuscule et en début de nuit, au cours du mois elle se couche de plus en plus tard. Elle se trouve dans la constellation des Poissons jusqu'au 16 mars, date où elle entre dans la constellation du Bélier.

Mars est visible tout le mois au crépuscule et en début de nuit, au cours du mois elle se couche de plus en plus tard. Du 1er au 2 mars la planète se trouve dans la constellation de la Baleine, puis dans celle des Poissons, jusqu'au 30 mars, date où elle entre dans la constellation du Bélier.

Jupiter est visible au crépuscule et toute la nuit, au cours du mois elle se couche de plus en plus tôt. Elle se trouve tout le mois dans la constellation du Cancer.

Saturne est visible en seconde partie de la nuit et à l'aube. À partir du 17 mars, elle se lève avant minuit vrai à Paris et est toujours visible jusqu'à l'aube. Au cours du mois, elle se lève de plus en plus tôt. Elle se trouve tout le mois dans la constellation du Scorpion.

Aspect des planètes au 16 mars 2015
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Mercure, Vénus, Mars, Jupiter, Saturne, Uranus
 
Repere

 

Ciel du mois

Cartes du ciel pour une observation vers le nord et vers le sud
à Paris le 15 mars 2015 à 23 h temps légal

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Carte du ciel en direction du nord

Carte du ciel en direction du sud

Ces cartes du ciel montrent les étoiles brillantes et les planètes visibles dans le ciel de l'hémisphère nord, vers l'horizon sud et vers l'horizon nord, pour le 15 mars 2015 (23h). Le trait vertical correspond à la projection sur le ciel du méridien du lieu. L'arc de cercle rouge sur l'horizon sud représente l'écliptique (lieu de la trajectoire apparente du Soleil durant l'année). Les constellations visibles sur ces cartes sont, par ordre alphabétique des sigles :

Andromède (And), le Cocher (Aur), la Machine pneumatique (Ant), le Bélier (Ari), le Bouvier (Boo), la Girafe (Cam), Cassiopée (Cas), Céphée (Cep), le Grand Chien (CMa), le Petit Chien (CMi), le Cancer (Cnc), la Chevelure de Bérénice (Com), la Couronne Boréale (CrB),le Cratère (Crt), le Corbeau (Crv), les Chiens de Chasse (CVn), le Cygne (Cyg), le Dragon (Dra), les Gémeaux (Gem), Hercule (Her), l'Hydre femelle (Hya), le Lézard (Lac),le Lion (Leo), le Lièvre (Lep), le Petit Lion (LMi), le Lynx (Lyn), la Lyre (Lyr), la Licorne (Mon), Orion (Ori), Persée (Per), la Boussole (Pyx), la Grande Ourse (UMa), la Petite Ourse (UMi), la Poupe (Pup), le Sextant (Sex), le Taureau (Tau), le Triangle (Tri), la Vierge (Vir).

Le Soleil dans sa course apparente sur l'écliptique est accompagné de plusieurs planètes proches. Celles qui sont à l'est peuvent être observées au coucher du Soleil et au début de nuit selon leur élongation et leur magnitude, celles qui sont à l'ouest le seront en fin de nuit et au lever du Soleil sous les mêmes conditions. La figure suivante montre la configuration au 15 mars 2015.

Ecliptique mars 2015

Les cartes du ciel sont générées à l'aide du logiciel libre Stellarium.

Phénomènes astronomiques
Passage du Soleil dans la direction de l'équinoxe de printemps en 2015

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Le passage à l'équinoxe de printemps en 2015

Par définition, l'instant de l'équinoxe de printemps dans l'hémisphère nord correspond au moment où la longitude géocentrique apparente du centre du Soleil est égale à zéro degré. À cet instant, l'ascension droite et la déclinaison du centre du Soleil ne sont pas nulles, car la latitude apparente du centre du Soleil n'est pas nulle, mais toutes ces valeurs sont proches de zéro. La direction du Soleil est alors très proche de celle du point gamma, intersection de l'écliptique et de l'équateur céleste. La définition de cette direction est donc unique sur la sphère céleste. Il ne faut pas confondre la direction de l'équinoxe de printemps qui est unique et le fait que le Soleil passe par cette direction. Ainsi dans l'hémisphère nord le début du printemps correspond au passage du Soleil dans la direction de l'équinoxe de printemps alors que ce même phénomène traduit le début de l'automne dans l'hémisphère sud.
Notre calendrier (le calendrier grégorien) est construit de manière à éviter la dérive des dates des saisons en conservant une date quasi fixe pour le début de chaque saison.

La date de l'équinoxe de printemps est, en 2015, le vendredi 20 mars à 22h 45m 10,58s UTC, soit le vendredi 20 mars à 23h 45m 10,58s heure légale française (UTC + 1h).

À cet instant, la latitude apparente géocentrique du centre du Soleil est de 0,054", son ascension droite est de 23h 59m 59,999s et sa déclinaison est de 0,050". Comme on le constate, ces valeurs sont toutes très proches de zéro. C'est pourquoi on dit souvent que le centre du Soleil est dans la direction du point gamma. Néanmoins pour un calcul à la seconde de temps près, le choix de la définition est important, en effet la déclinaison du centre du Soleil est nulle à 22h 45m 07,57s UTC et l'ascension droite du centre du Soleil est nulle à 22h 45m 11,10s UTC.

Depuis la création du calendrier grégorien (1582) l'équinoxe de printemps tombe le 19, 20 ou 21 mars. Aux XIXe et XXe siècles, il est toujours tombé le 20 ou le 21 mars. Dans le passé, il est tombé le 19 mars en 1652, 1656, 1660, 1664, 1668, 1672, 1676, 1680, 1684, 1685, 1688, 1689, 1692, 1693, 1696, 1697, 1780, 1784, 1788, 1792 et 1796. Il tombera de nouveau le 19 mars en 2044. Le jour de l'équinoxe, si l'on fait abstraction de la réfraction atmosphérique, la durée de la nuit est égale à la durée du jour. C'est également le jour où le Soleil se lève plein est et se couche plein ouest.

L'éclipse totale de Soleil du 20 mars 2015

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Carte de visibilité de l'éclipse du 20 mars 2015 (projection stéréographique)

Cette éclipse est la dixième éclipse totale du XXIe siècle et la première éclipse de l'année 2015. La bande de totalité débute dans l'océan Atlantique nord au sud du Groenland, puis traverse la mer de Norvège et la mer du Groenland et prend fin au niveau du pôle Nord. L'éclipse sera visible sous la forme d'une éclipse totale uniquement dans les îles Féroé et au Spitzberg (Svalbard). Elle sera visible sous la forme d'une éclipse partielle dans toute l'Europe, dans le nord du continent africain et dans le nord-ouest de l'Asie.

En France, elle sera visible dans la matinée, avec un maximum vers 10h 30min en temps légal français. Le Soleil sera occulté entre 60% et 80% en fonction de son lieu d'observation, les plus fortes occultations ayant lieu au nord-ouest du territoire

Cette éclipse a lieu le jour de l'équinoxe de printemps, le Soleil et la Lune sont donc très proches du point vernal. De plus c'est une éclipse avec une Lune proche de son passage au périgée qui a lieu le 19 mars à 19h 38m 16s UTC. Comme l'éclipse est proche de l'équinoxe, l'intersection des courbes de début et fin au lever et au coucher du Soleil se trouve sur le pôle Nord, ainsi que l'extrémité de la ligne de totalité. L'éclipse sera néanmoins visible depuis le pôle Nord en raison de la réfraction atmosphérique.

Les liens ci-dessous donnent l'ensemble des détails sur les conditions d'observation depuis des lieux donnés.


Nouvelles astronomiques
La Connaissance des Temps désormais disponible sous forme numérique

La Connaissance des temps est un ouvrage annuel renfermant l'essentiel des éphémérides des corps du système solaire s'appuyant sur les meilleurs travaux théoriques du moment. Elle est publiée à l'observatoire de Paris depuis 1679 : c'est la plus ancienne publication périodique au monde. Cet ouvrage contient depuis ses débuts des données intéressantes soit du point de vue historique, soit du point de vue scientifique, soit du point de vue sociétal. Jusqu'à présent la Connaissance des temps n'était disponible que dans quelques bibliothèques et difficilement accessible. La Bibliothèque Nationale de France a considéré que la numérisation de cet ouvrage (334 volumes soit environ 150 000 pages) serait utile pour des chercheurs, des historiens et pour toute personne intéressée par l'histoire des sciences et par des articles scientifiques originaux non disponibles par ailleurs. La consultation de ces ouvrages est maintenant plus aisée par un accès direct sur Gallica. Que trouve-t-on dans la Connaissance des temps ? Quelles modifications cet ouvrage a-t-il subi au cours du temps ? Depuis 1679 la science à évoluée : comment a évoluée la Connaissance des temps ? Qui est intéressé par la consultation de ces ouvrages anciens ou plus récents ? Leur contenu est-il dépassé aujourd'hui ?

On peut distinguer les différents utilisateurs :
-des historiens de la société française qui peuvent y trouver la relation de certains faits témoins d'une époque ;
-des scientifiques qui recherchent des observations anciennes de phénomènes astronomiques seulement publiés dans ces ouvrages ;
-des scientifiques qui recherchent des articles théoriques publiés seulement dans ces ouvrages et donc difficiles d'accès mais toujours d'actualité.
-des historiens des sciences qui peuvent y trouver des textes témoins des relations internationales depuis le XVIIème siècle.

En fait, cet ouvrage peut être considéré comme un périodique à part entière dont les articles n'ont jamais été indexés, peu exploités du fait de la faible diffusion de la Connaissance des temps, réservée aux seuls astronomes professionnels. Il y est publié avant tout des prédictions de positions et de phénomènes de corps célestes accompagnées d'explication sur la démarche scientifique nécessaire à ces calculs. Ces tables sont paradoxalement encore utiles, les observateurs ayant parfois publié les positions réelles des corps en donnant simplement la différence avec les positions publiées dans la Connaissance des temps.

Elle contient aussi des articles scientifiques de grande qualité, certains notamment rédigés par Pierre-Simon de Laplace, Siméon Denis Poisson, Joseph Liouville, Félix Savary... décrivant des recherches et des découvertes importantes ainsi que des expéditions lointaines ayant pour but des observations astronomiques (éclipses, passages de Vénus devant le Soleil, mesures géographiques et géodésiques). Outre un intérêt scientifique encore réel pour ces publications, l'intérêt historique est très important pour l'histoire des sciences en fournissant des informations peu ou pas encore exploitées.

La pagination de la Connaissance des temps a évolué au cours du temps, passant d'environ 100 pages à l'origine à plus de 700 pages à partir du milieu du XIXe siècle.

Cependant, nous souhaitons compléter l'accès numérique à cet ouvrage avec une indexation soigneuse qui est nécessaire afin de permettre aux chercheurs de trouver rapidement ce qu'ils cherchent ou de leur permettre de trouver aisément tel ou tel article scientifique ou historique qui existe dans nos ouvrages numérisés :

Ephémérides des différents corps du système solaire, découverte de nouvelles planètes Prédictions d'éclipses et autres phénomènes astronomiques -Publication d'observations de phénomènes particuliers, comme au XVIIIème siècle les satellites de Jupiter servant alors à la détermination des longitudes terrestres ;
-Publication d'observations météorologiques
-Publication d'articles scientifiques de mathématique et de mécanique céleste 
-Publication d'articles scientifiques de physique et de géodésie
-Publication de la relation d'expéditions lointaines
-Publication d'articles d'histoire des sciences
-Biographie de personnalités scientifiques de premier plan.

Actuellement, les fichiers numérisés sont accessibles sur le site de la Bibliothèque Nationale de France via Gallica mais la recherche d'une information spécifique n'est possible que si l'on sait exactement où la trouver. Il n'est possible que de consulter un volume spécifique de la Connaissance des temps connaissant l'année concernée ou d'effectuer une recherche de plein texte du fait de l'absence de mots-clés. Une indexation très fine est actuellement en cours et nous tiendrons nos lecteurs au courant de la progression de ce travail.



Passage à l'heure d'été et décalage horaire

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Décalage horaire en Europe
Passage à l'heure d'été

Conformément à l'arrêté du 3 avril 2001 du Ministère de l'économie, des Finances et de l'Industrie, relatif à l'heure légale française, la période d'heure d'été pour l'année 2015 commence le dernier dimanche de mars à 2 heures du matin. Donc, la nuit du 28 au 29 mars 2015, à 2 heures du matin il faut régler les horloges sur 3 heures.

L'horloge parlante, située à l'Observatoire de Paris, diffuse l'heure légale française construite par le Laboratoire National de Métrologie et d'Essais LNE-SYRTE. Elle répond au numéro de téléphone : 36 99. Le début du quatrième top est exact au vingtième de seconde sur tout le territoire métropolitain.

Décalage horaire

Le choix du méridien de Greenwich comme méridien origine et le découpage de la surface terrestre en 24 fuseaux horaires de 15° datent de la conférence internationale de Washington de 1884. Le temps moyen du méridien origine, le Greenwich Mean Time (GMT) sera remplacé en 1976 par une nouvelle dénomination le Temps universel UT, suivi de différentes variantes, actuellement on utilise le Temps universel coordonné (UTC) lié au Temps atomique international (TAI). L'usage de fuseaux horaires a permis de définir des zones horaires dans lesquelles le décalage horaire avec le Temps universel coordonné est constant. L'Europe est couverte par trois zones horaires définies par un décalage constant avec UTC.

Zone  Décale horaire  Nom civil  Nom militaire 
UTC  WET : Western European Time  Zulu 
UTC + 1h  CET : Central European Time   Alpha 
UTC + 2h  EET : Eastern European Time  Bravo 

Chaque pays européen a choisi, en fonction de sa longitude, une zone horaire. Chaque pays utilise en plus une heure d'été, cela se traduit, en période d'été, par un décalage horaire d'une heure supplémentaire par rapport à la zone horaire choisie. Afin de faciliter les relations entre pays, les pays de l'Union européenne effectuent leurs passages aux heures d'été et d'hiver, le même jour et au même instant. Un grand nombre des pays européens, non membre de l'Union européenne, font de même, seuls l'Islande, la Biélorussie, la Norvège pour les régions dénommées Svalbard & Jan Mayen ne suivent pas cette règle. En période d'été, les acronymes des noms civils deviennent respectivement WEST, CEST et EEST, la lettre S étant l'initial de « Summer ».


La première « marée du siècle »

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Le passage du Gois en Vendée.

La marée océanique semi-diurne est due au fait que les attractions gravitationnelles de la Lune et du Soleil qui s'exercent sur les diverses parties de l'océan sont différentes. Les marées de vive-eau ont lieu aux syzygies (pleine Lune et nouvelle Lune) lorsque les composantes lunaires et solaires de la marée s'ajoutent. Mais, toutes les marées de vive-eau n'ont pas la même amplitude. En effet, l'amplitude de la marée est plus forte lorsque les distances des astres à la Terre sont minimales (Terre au périhélie et Lune au périgée) et lorsque ces astres sont dans le plan de l'équateur terrestre. Les plus fortes marées de vive-eau ont donc lieu au voisinage des équinoxes (le Soleil est alors dans l'équateur) et avec la Lune au périgée, en syzygie dans le plan équatorial.

Cette année, au voisinage de l'équinoxe de printemps on aura une force de marée quasi maximum qui génèrera une marée de vive-eau ayant un coefficient de 119 (le maximum étant de 120).

En effet les phénomènes suivants vont se succéder.

  • le 19/03/2015 à 19h 38m UTC : la Lune est au périgée, distance à la Terre : 357584km.
  • le 20/03/2015 à 06h 13m UTC : la Lune est dans l'équateur terrestre.
  • le 20/03/2015 à 09h 36m UTC : nouvelle Lune.
  • le 20/03/2015 à 09h 46m UTC : maximum de l'éclipse totale de Soleil.
  • le 20/03/2015 à 22h 45m UTC : équinoxe de printemps (Soleil dans l'équateur terrestre).
  • le 21/03/2015 à 16h 52m UTC: pleine mer à Brest avec un coefficient de la marée de vive-eau de 119.

On remarquera le décalage entre la nouvelle Lune et la marée maximale de vive-eau, ce décalage (environ 36h à Brest) porte le nom d'âge de la marée.

On constate une corrélation entre l'éclipse totale du 20 mars 2015 et cette très forte marée. En effet pour avoir une éclipse totale de Soleil, on doit avoir une Nouvelle Lune proche d'un des nœuds écliptiques de son orbite. Si l'on est proche de l'équinoxe, ce nœud est également proche d'un nœud équatorial, donc la Lune a une très faible déclinaison. Si l'éclipse est totale, elle a lieu au voisinage du périgée. Donc une éclipse totale de Soleil au voisinage de l'équinoxe produit une marée de fort coefficient. Il en est de même d'une éclipse totale de Lune, avec une Lune proche du périgée au voisinage de l'équinoxe de printemps. Si l'on étudie les dates de ces types d'éclipses du XXIe siècle, on constate qu'elles sont corrélées à de très fortes marées, mais que l'inverse n'est pas vrai, il y a une très forte marée qui n'est pas corrélée avec des éclipses.

On constate une corrélation entre l'éclipse totale du 20 mars 2015 et cette très forte marée. En effet pour avoir une éclipse totale de Soleil, on doit avoir une Nouvelle Lune proche d'un des nœuds écliptiques de son orbite. Si l'on est proche de l'équinoxe, ce nœud est également proche d'un nœud équatorial, donc la Lune a une très faible déclinaison. Si l'éclipse est totale, elle a lieu au voisinage du périgée. Donc une éclipse totale de Soleil au voisinage de l'équinoxe produit une marée de fort coefficient. Il en est de même d'une éclipse totale de Lune, avec une Lune proche du périgée au voisinage de l'équinoxe de printemps. Si l'on étudie les dates de ces types d'éclipses du XXIe siècle, on constate qu'elles sont corrélées à de très fortes marées, mais que l'inverse n'est pas vrai, il y a une très forte marée qui n'est pas corrélée avec des éclipses.

 Date de la
grande marée 
 Phase   Coef.  Éclipse de Soleil
la plus proche
Éclipse de Lune
la plus proche
10 mars 1997NL119Totale : 09/03/1997---
21 mars 2015NL119Totale : 20/03/2015---
3 mars 2033NL119Totale : 30/03/2033---
14 mars 2051NL119Partielle : 11/04/2051---
14 mars 2055PL119---Totale : 11-12/02/2055
5 mars 2068NL119Totale : 31/05/2068Ombre : 17/05/2068
25 mars 2073PL120---Totale : 22/02/2073
19 mars 2090PL119---Totale : 15-16/03/2090
5 mars 2091PL119---Totale : 05/03/2091

On remarque que l'on a une corrélation éclipse totale de Lune ou de Soleil avec la forte marée en 1997, 2015, 2090 et 2091. On a un décalage d'un mois lunaire entre la grande marée et l'éclipse de Lune ou de Soleil en 2033, 2051, 2055 et 2073. Il n'y a pas d'éclipse de Soleil ou de Lune qui se trouve proche de la grande marée de 2068. On remarque également que les quatre premières éclipses de Soleil (1997, 2015, 2033 et 1951) appartiennent à la même série longue de Saros (elles sont séparées de 6585,32 jours). Il en est de même pour les trois éclipses totales de Lune de 2055, 2073 et 2091. Seule la marée de 2090 semble isolée.


Les lois de képler dans tous leurs états (3/11) : Les systèmes de radionavigation par satellite

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Une orbite Galileo représentée sur 3 jours (c) IXION- LMD -Ecole Polytechnique

Le mois de février nous avait fait décrire les orbites commensurables en rapport (1:1) avec la rotation de la Terre, à une altitude de l'ordre de 36000 km. Nous nous intéressons ce mois-ci à la région des altitudes intermédiaires, la région dite "MEO" pour "Medium Earth Orbit", et dans laquelle on va essentiellement trouver les satellites de radionavigation comme le GPS ou les autres systèmes qui, selon les cas, se définissent comme concurrent ou complémentaires au système américain.

Du point de vue des trajectoires, les satellites de ces systèmes de radionavigation sont généralement placés à une altitude qui, en application de la troisième loi de Képler, donne une période commensurable dans un rapport simple avec la période de révolution sidérale de la Terre de 23h 56min 4s. Ces trajectoires ont la propriété de former en repère tournant des courbes fermées, révélant ainsi une trace répétitive : Très concrètement, cela signifie qu'au bout d'une période de phasage, ce sont exactement les mêmes points qui sont survolés périodiquement, mais pas aux mêmes heures (nous y reviendrons dans un prochain épisode). Ainsi, la constellation du GPS américain, dont la configuration nominale prévoit 24 satellites répartis en 6 plans orbitaux, est placée à une altitude de 20 183 km, ce qui fait que chaque satellite fait le tour de la Terre en exactement 12h sidérales (11h 58 minutes) : c'est une commensurabilité (2:1). L'Agence Spatiale européenne avait aux débuts du projet envisagé de placer les satellites Galileo à une altitude de 23 615 km, plaçant les satellites en résonance (5:3) ; elle avait dû y renoncer pour des raisons dynamiques sur lesquelles nous ne reviendrons pas ici. La nouvelle altitude, plus basse de 400 kilomètres par rapport aux plans initiaux, place les satellites en commensurabilté (17:10) : cela ne change rien du point de vue des conditions d'observation depuis le sol, et cela assure une stabilité orbitale bien plus grande.

Le choix de l'inclinaison sur l'équateur est intéressant : l'inclinaison retenue doit permette à la fois une visibilité des satellites depuis tous les endroits de la Terre, tout en privilégiant une disponibilité maximale dans les régions de latitudes moyennes, les plus industrialisées, et les plus demandeuses de positionnement précis. L'ensemble des constellations de radionavigation par satellite ont une inclinaison nominale de l'ordre de 55°, à l'exception de la constellation Glonass, qui a une inclinaison d'environ 65°, pour privilégier la radionavigation dans l'ensemble des régions de l'ex-URSS. Toutes permettent d'observer les pôles, alors que l'orbite n'est pas polaire (puisque non voisine de 90°). Dans les régions polaires, donc, on ne pourra jamais observer de satellite GNSS au zénith, mais cela ne gêne nullement les algorithmes de positionnement de fonctionner correctement.

Notons qu'aux altitudes des MEO, c'est essentiellement la différence de rayon terrestre entre les pôles et l'équateur (de l'ordre de 20km), ainsi que l'attraction luni-solaire, qui sont responsables des écarts de trajectoires observés par rapport à une orbite képlérienne. Notons également que si l'on connaît particulièrement bien les systèmes GNSS de par l'usage quotidien que l'on en a dans les véhicules, les utilisations purement scientifiques sont elles aussi légion : c'est avec les systèmes GNSS que l'on détermine le mouvement des plaques tectoniques, avec des ordres de grandeur de vitesse de l'ordre de quelques millimètres à quelques centimètres par an (les régions les plus pourvues en GPS "scientifiques" étant d'ailleurs la Californie et le Japon) ; les GNSS servent aussi à positionner une bonne partie des satellites d'observation de la Terre placés à quelques centaines de kilomètres d'altitude, sur lesquels nous reviendrons dans un prochain épisode.

Nous passons en revue dans les fiches téléchargeables ci-dessous les propriétés principales des systèmes GNSS : le GPS américain, le russe Glonass, et les systèmes en phase de développement que sont le Galileo européen et le chinois Beidou-NS. Elles sont comme tous les mois illustrées d'images obtenues avec le logiciel IXION, dont une version est disponible en ligne, voir ci-dessous.


Annulation de la mission d'observation de la rentrée atmosphérique de l'ATV-5

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Observation de la rentrée atmosphérique de l'ATV-1 'Jules Verne', en 2008 au-dessus du Pacifique Sud. Crédit : J. Vaubaillon - IMCCE/ESA

La campagne aéroportée d'observation de la désintégration de l'ATV-5 prévue pour fin février a finalement été annulée, alors que l'IMCCE s'apprêtait à rejoindre une vingtaine de chercheurs pour l'événement.

Apparemment, un problème sur l'ATV-5 a forcé l'Agence Spatiale Européenne à faire rentrer le véhicule spatial le plus vite possible après son désarrimage d'avec l'ISS. Il s'est désintégré au-dessus de l'océan Pacifique le 15 février au lieu du 27 février comme initialement prévu. En conséquence, la mission d'observation aéroportée, visant à caractériser la rentrée à faible angle de rentrée d'un objet artificiel massif a été annulée. Cette mission avait pour objectif de fournir à l'ESA l'expertise nécessaire à la modélisation des rentrées atmopshériques artificielles, en vue de la préparation de la fin de vie de l'ISS.


En direct du laboratoire : Eclairage sur une thèse ou un projet au sein de l'Institut. La thèse de Jérôme Daquin, en cours.

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Carte de stabilité FLI en fonction de l'inclinaison et de l'excentricité de départ ; illustration de la diffusion le long des routes chaotiques. La diffusion ouvre les portes d'excursions larges pour ces deux paramètres orbitaux (orbite bleue), tandis que hors domaine chaotique, les mouvement restent confinés (orbites verte et jaune). Crédit : J. Daquin / F. Deleflie / J. Perez.

Cette thèse s'intitule "Dynamique en temps long des satellites artificiels et des débris spatiaux." Elle se déroule sur la période automne 2012 - automne 2015.

Les presque 20000 débris spatiaux catalogués en orbite autour de la Terre, de taille typique supérieure à 10 centimètres, sont pour la plupart situés sur des orbites basses (LEO), dans la région des satellites de radionavigation (MEO) ou au voisinage de l'orbite géostationnaire (GEO). Cette thèse de doctorat s'inspire des méthodes récentes de détermination d'orbite mises au point dans le cadre de la théorie moyenne des satellites artificiels pour les adapter à l'ensemble de la population des débris spatiaux catalogués. Loin d'une stabilité ad-vitam eternam, ce sujet porte essentiellement sur la quantification du chaos dans les orbites des satellites artificiels et des débris spatiaux sur le long voire le très long terme (centaines à milliers d'années) et de l'adéquation de cette quantification entre le mouvement moyen et le "mouvement complet", le mouvement non mit en moyenne (mouvement osculateur). Le but pratique est de mettre en évidence les zones dans l'environnement terrestre qui sont les plus stables ou les moins stables, selon que l'on cherche à placer un satellite en fin de vie sur une orbite dite "parking" ou sur une trajectoire de rentrée atmosphérique.

D'un point de vue méthodologique, nous appuyons notre travail numérique sur le logiciel français STELA, développé conjointement par le CNES, l'IMCCE et Thalès Services, dans le cadre de la Loi sur les Opérations Spatiales. C'est un propagateur d'orbites moyennes de référence : en quelques secondes d'exécution, il est possible d'avoir accès à l'évolution réaliste d'une trajectoire sur plusieurs siècles. Ce logiciel, dans le cadre de cette thèse, a été complété des intégrations variationnelles desquelles sont déduits pléthores d'indicateurs de chaos variationnels (exposant de Lyapunov, FLI, Megno, etc.) et cela pour des modèles dynamiques configurables et riches : premiers termes du geopotentiel, perturbations de troisième corps (Lune et Soleil), perturbation résonantes liées au géopotentiel (perturbations tessérales).

Notre premier cas d'étude a concerné le problème de la résonance tessérale (2:1), avec une période du satellite proche de 12 heures (voir par ailleurs le "feuilleton" de ce mois). Nous avons montré l'adéquation du chaos émanant du mouvement moyen quand celui-ci est comparé au mouvement non moyenné via la réalisation de cartes de stabilité. Ce cas d'étude à fait l'objet d'une publication.

Nos travaux se sont ensuite portés sur la région dynamique en région MEO, foyer des satellites de radionavigation, et sur les résonances dites de troisième corps affectant essentiellement l'évolution de l'excentricité. Dans certains cas très particuliers, il est même possible de faire rentrer dans l'atmosphère des satellites placés à 20 000 kilomètres d'altitude. L'atlas de cartes de stabilité que nous avons produit pour ce problème permet de mieux cerner le rôle des résonances et de la diffusion rendue possible. Une part importante du travail devra exploiter les résultats théoriques pour mener une analyse sur les durées de vie en orbite : c'est l'objet de cette dernière année de thèse, qui exploite dans un cadre original les méthodes de mécanique céleste originellement développées pour les objets du système solaire.

Retour sur les Séminaires TE : la mission GRAIL autour de la Lune

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Le champ de gravité de la Lune révélé par GRAIL. Crédit : M. Wieczorek , IPGP

Mark Wieczorek est revenu en février sur l'extraordinaire épopée de la mission GRAIL, placée en orbite autour de la Lune en 2012 après une trajectoire tout à fait originale au départ de la Terre. De manière similaire à la mission GOCE autour de la Terre dont nous parlions le mois dernier, les deux satellites jumeaux de la mission GRAIL ont permis l'étude du champ de gravité de la Lune avec une précision inégalée jusqu'alors, que ce soit pour la face visible ou la face cachée de notre satellite naturel. En mesurant les variations de distance entre les deux satellites de la mission, il a été possible de révéler depuis l'espace l'ensemble de la structure interne de la Lune, depuis la surface jusqu'au manteau. Les résultats les plus remarquables concernent les cratères d'impact, avec des diamètres variant de quelques kilomètres à quelques milliers de kilomètres de diamètre.


Publications
20 mars 2015 : une éclipse en lumière - 2015

Ne manquez pas l'éclipse de Soleil le 20 mars 2015 et découvrez toutes les informations nécessaires dans cet ouvrage !
OBSERVER : Comment observer ? Par quelles méthodes simples et faciles ? Quels risques ? Quelles protections ?
COMPRENDRE : Qu'est-ce qu'une éclipse ? Comment se déroule t-elle ? Toutes les explications illustrées étape par étape.
EXPLORER : en savoir plus sur quelques éclipses dans l'histoire, sur les mythes et croyances liées aux éclipses, sur les éclipses visibles en France et dans le monde, passées et à venir.

Et pour une observation en toute sécurité, les lunettes en polymère noir sont incluses ! Format 14 x 21 cm - 64 pages en couleur Le prix indiqué ne comprend pas les frais de port.

Éditeur : EDP Sciences
17 Avenue du Hoggar
Z.I. de Courtaboeuf
B.P. 112
F-91944 LES ULIS Cedex A
Prix : 9,90 €
ISBN : 978-2-7598-1730-6


Séminaires
Bureau des longitudes

Mercredi 4 mars 2015, 14h 30 Jean-Pierre Valet IPGP
'Retournements et excursions du champ magnétique terrestre'
Lieu : Amphithéâtre Rataud, Ecole Normale Supérieure, 45 rue d'Ulm, Paris, 5e
Temps & Espace

En application des procédures en cours, les participants extérieurs à l'Observatoire de Paris sont invités à prendre contact au préalable avec les organisateurs.
Lundi 9 mars 2015, 14h00 Lucie Maquet ESA-IMCCE
'Les occultations stellaires : une méthode pour sonder la ceinture de Kuiper'
Lieu : Salle de l'atelier, Paris
Lundi 30 mars 2015, 14h00 Daniel Rouan LESIA
'Un bilan de la mission CoRoT et autres programmes de détection d'exoplanètes'
Lieu : Salle de l'atelier, Paris
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