Éditorial

Pour la première fois en dix ans, notre Lettre mensuelle a été envoyée bien au-delà du premier jour du mois. Seuls quelques rares chanceux ont pu recevoir le numéro de juin 2015 en temps et en heure. Cette fois-ci, c'est l'utilisation d'un script d'envoi devenu obsolète sans que nous en ayons été avertis qui en est la cause. Nous envoyons donc à nouveau à l'ensemble des abonnés en ce milieu de mois le numéro courant, ce qui portera à quinze jours seulement le délai avec le numéro de juillet. Nous présentons nos excuses à celles et ceux qui n'auront rien reçu jusqu'à aujourd'hui, ainsi que pour les envois en double.

Visibilité des planètes

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

Mercure est invisible durant tout le mois de juin.

Vénus est visible tout le mois au crépuscule et une grande partie de la nuit, puis mois au crépuscule et en première partie de la nuit à partir du 22 juin. Au cours du mois, elle se couche de plus en plus tôt. Elle se trouve dans la constellation des Gémeaux jusqu'au 3 juin, date où elle entre dans la constellation du Cancer, qu'elle quitte le 26 juin pour entrer dans la constellation du Lion.

Mars est invisible durant tout le mois de juin.

Jupiter est visible au crépuscule et une grande partie de la nuit, au cours du mois elle se couche de plus en plus tôt. Elle se trouve dans la constellation du Cancer jusqu'au 10 juin, date où elle entre dans la constellation du Lion.

Saturne est visible au crépuscule et toute la nuit, puis au crépuscule et une grande partie de la nuit à partir du 16 juin, date de son coucher héliaque du matin à Paris. Elle se trouve tout le mois dans la constellation de la Balance.

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

Ciel du mois

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

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 juin 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 :

l'Aigle (Aql), le Cocher (Aur), le Bouvier (Boo), la Girafe (Cam), Cassiopée (Cas), Céphée (Cep), la Chevelure de Bérénice (Com), le Cancer (Cnc),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), la Balance (Lib), le Petit Lion (LMi), le Lynx (Lyn), la Lyre (Lyr), le Serpentaire (Oph), le Pégase (Peg), Persée (Per), la Grande Ourse (UMa), la Petite Ourse (UMi), le Scorpion (Sco), l'Ecu de Sobieski (Sct), le Serpent (Ser), la Vierge (Vir), le Petit Renard (Vul).

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 juin 2015.

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

Nouvelles astronomiques

Un calendrier perpétuel hégirien qui est basé sur la lunaison moyenne, il alterne six mois de 30 jours et six mois de 29 jours pour les années communes de 354 jours et sept mois de 30 jours et cinq mois de 29 jours pour les années abondantes de 355 jours (les deux derniers mois ayant 30 jours). Onze années abondantes sont judicieusement réparties sur une période de trente ans parmi dix-neuf années communes. Ce calendrier suit remarquablement bien la lunaison moyenne. En effet, il se décale d'un jour par rapport à la lunaison moyenne au bout de 30902 lunaisons soit environ 2575 années lunaires. Le jour calendaire commence le soir au crépuscule.

Un calendrier religieux qui est basé sur l'observation du premier croissant de Lune. Ce calendrier est par nature local, car les conditions d'observation dépendent du lieu d'observation et de l'époque à laquelle l'observation a lieu. Ainsi les premiers croissants de Lune sont difficilement observables dans l'hémisphère nord aux fortes latitudes pour les lunaisons proches de l'équinoxe d'automne alors qu'elles sont facilement observables dans l'hémisphère sud à la même époque. On a le phénomène inverse au voisinage de l'équinoxe de printemps. La longueur du mois ne pouvant avoir plus de trente jours, la nuit commençant au soir du 29^e jour est la nuit du doute. Si le croissant est visible, le mois finissant a 29 jours et le nouveau mois commence le soir même. Si le croissant n'est pas visible, le mois finissant a 30 jours et le mois suivant commence le lendemain soir. Le début du mois de rang n dépend donc du début du mois de rang n – 1. La prédiction du début et de la fin du mois de jeûne de Ramadan s'appuie sur ce principe et sur des critères de visibilité du premier croissant. De plus, localement, la visibilité du croissant dépend fortement des conditions météorologiques qui sont très difficilement prévisibles à long terme. Les critères de visibilité du premier croissant utilisés dans les programmes de prédiction sont basées sur une hypothèse de ciel clair et sans nuage.

Finalement c'est l'autorité religieuse, le Conseil Français du Culte Musulman, qui décide des dates du début et de fin des mois en s'appuyant sur les prédictions de visibilité ou sur la visibilité effective du croissant.

En 2015, le premier croissant de Lune définissant le début du mois de Ramadan sera visible à l'œil nu en France métropolitaine le soir du 18 juin 2015, l'usage d'une aide optique permettra peut-être une observation dès le soir du 17 juin, mais uniquement dans le sud de la France. Le second croissant marquant la fin du mois de Ramadan et le début du mois Chaououal sera visible à l'œil nu le soir du 18 juillet, de nouveau l'usage d'une aide optique permettra peut-être de voir le croissant dès le 17 juillet dans le sud de la France.

	Les calculs relatifs à cette prédiction de visibilité
	Cartes de visibilité du premier croissant en juin et juillet 2015 en fonction des différents critères de visibilité

Date des saisons en 2015

Le solstice d'été est l'instant où la longitude géocentrique apparente du centre du Soleil est égale à 90°. À cet instant, l'ascension droite géocentrique apparente du centre du Soleil est égale à 6h et sa déclinaison géocentrique apparente est maximale.

Ce jour, dans l'hémisphère nord, en dehors de la zone intertropicale, la culmination du Soleil à son passage au méridien est maximale. Inversement, dans l'hémisphère sud, en dehors de la zone intertropicale, la culmination du Soleil à son passage au méridien est minimale. Dans la zone intertropicale, les jours de culminations extrêmes du Soleil ne correspondent pas aux solstices. Le jour du solstice d'été, le centre du Soleil passe au méridien au plus près du zénith pour les lieux se trouvant sur le tropique du Cancer. En fait, n'étant pas ponctuel, le Soleil recouvre le zénith à son passage au méridien durant plusieurs jours (du 13 juin au 29 juin environ pour un lieu de latitude 23°26').

C'est aussi le jour de l'année où, si l'on néglige les variations de la réfraction de l'atmosphère terrestre, l'amplitude ortive et l'amplitude occase sont extrêmes. C'est l'origine du terme « solstice » venant du latin solstitium (de sol « soleil » et sistere « s'arrêter, retenir »). Ce qui implique que c'est également le jour, où pour un lieu donné de l'hémisphère nord, la durée du jour est maximale.

Notre calendrier (le calendrier grégorien) est construit de manière à rester proche d'une date fixe pour le début des saisons. La date du solstice d'été en 2015 est le 21 juin à 16h 37m 57,1s UTC soit à 18h 37m 57,1s TLF (temps légal français).

Dans le calendrier grégorien créé en 1582, le solstice d'été peut survenir le 19, 20, 21 ou 22 juin. Il est survenu un 20 juin en 1896 et il tombe à nouveau à cette date en 2008. Il est survenu un 22 juin en 1975 et tombera à nouveau à cette date en 2203, 2207, 2211 et 2215 puis en 2302. Le solstice d'été tombera un 19 juin en 2488 et ce sera la première fois depuis la création du calendrier grégorien.
Au XX^e siècle les solstice d'été sont tombés exclusivement le 21 juin (64) et le 22 juin (36) alors qu'au XXI^e siècle le solstice d'été tombera exclusivement le 20 juin (47) et le 21 juin (53).

	la répartition des dates des solstices
	Les dates des solstices d'été entre 1583 et 2999

Première horloge parlante au monde, inaugurée le 14 février 1933 à l'Observatoire de Paris.

L'échelle de temps légal que nous utilisons dans la vie courante est basée sur le Temps Universel Coordonné (UTC). Cette échelle de temps UTC est astronomique dans la mesure où elle reste associée aux mouvements célestes puisque liée à la rotation de la Terre. Elle est en effet construite pour rester à moins de 0,9 secondes de l'échelle de temps non uniforme UT1 qui est directement déduite de la rotation de la Terre. L'échelle UTC possède, par morceaux, la qualité d'uniformité de l'échelle de temps atomique international (TAI). Celle-ci est parfaitement uniforme car elle est construite, elle, à partir de la mesure de la vibration de l'atome de Césium 133 définissant la seconde à une très haute précision. On a défini l'origine du TAI de telle sorte qu'il soit égal à UT1 le 1^er janvier 1958. Le retard sur le temps atomique accumulé depuis lors par l'horloge Terre s'élève à 34 secondes.

Or la rotation de la Terre montre de petites irrégularités et surtout un lent ralentissement créé par les effets des marées luni-solaires. Périodiquement il est donc nécessaire de recaler l'échelle UTC. C'est pourquoi, le 1^er juillet 2015 à 2h du matin en temps légal français (soit le 30 juin à 24h UTC), il faudra retarder nos montres de une seconde. Avant d'afficher 2h en temps légal, les horloges et notamment l'horloge parlante, devront donc compter 61 secondes et non 60, pour cela elles compteront 1h 59m 59s, puis 1h 59m 60s puis 2h 0m 0s. La différence TAI – UTC deviendra alors 36 secondes.

La décision d'effectuer un tel saut appartient au Bureau Central du Service International de la Rotation Terrestre (International Earth Rotation Service, IERS), dont le siège est à l'Observatoire de Paris.

	Saut de temps D'UTC(OP)
	Bulletin C de l'IERS

Séminaires

Les Lois de Képler dans tous leurs états (6/11)

Trajectoire sur 10 jours en repère tournant du satellite RBSP-A. Période de 2.7 révolutions par jour. (c) IXION-LMD-CNRS

Nous jetons un coup d'oeil ce mois-ci une dernière fois sur des orbites résonantes, ou plus exactement proche d'une résonance, pour la beauté des trajectoires qui donnent un sens incontestable au titre du feuilleton de cette année que sont "les lois de Képler dans tous leurs états". Comment penser en effet qu'en première approximation tous les éléments qui définissent une orbite (demi-grand axe, excentricité, inclinaison, longitude du noeud, arguent du périgée. Cf LI janvier 2015) sont contants ou presque pour chacune des trajectoires remarquables qui illustrent le texte de ce mois. En toute rigueur, la commensurabilité avec la rotation de la Terre n'est pas exacte pour ces trajectoires, ce qui explique les légers décalages en longitude que nous allons expliciter.

Les trajectoires que nous vous présentons sont proches de trajectoires GTO classiques. Les trajectoires GTO sont très nombreuses dans l'environnement terrestre, en particulier suivies par de très nombreux débris, puisque ce sont comme leur nom l'indique ("Geostationary Transfer Orbit") des trajectoires sur lesquelles les futurs satellites géostationnaires sont placés par les lanceurs avant qu'ils ne rejoignent l'orbite géostationnaire après avoir allumé leurs moteurs d'apogée. Les orbites GTO sont donc en général quasi-équatoriales (elles sont très belles représentées depuis les pôles), et fortement excentriques, avec l'altitude du périgée de l'ordre de quelques centaines de kilomètres, et celle de l'apogée à environ 36000 kilomètres. Cette valeur de l'excentricité induit des variations de vitesse extrêmement importantes au cours d'une révolution, ce qui fait que le satellite se déplace beaucoup plus vite (au voisinage du périgée) ou beaucoup plus lentement (au voisinage de l'apogée) que la Terre dans sa rotation propre. On peut même avoir l'impression que les trajectoires rebroussent chemin !!

La figure ci-contre présente l'orbite sur 10 jours d'un satellite dont la mission est l'observation des ceintures de Van Allen : l'orbite est donc nécessairement excentrique pour traverser ces ceintures, avec une altitude de l'apogée très élevée. La période orbitale est de 2.68 révolutions par jour (on n'est donc pas véritablement en situation de résonance gravitationnelle), ce qui fait que la figure comporte environ 27 arcs. Ainsi que le prévoient les lois de Kepler, les points les plus proches de la Terre sont ceux où la vitesse est la plus grande, les points les plus éloignés ceux où la vitesse est la plus faible ; les points d'inflexion apparents (points de croisement) sont ceux où la vitesse du satellite correspond à la vitesse de rotation de la Terre.

Dans la fiche que nous vous proposons de télécharger ce mois ci figurent, en plus de la trajectoire de RBSP-A, les trajectoires de RBSP-B, de STRV-1C (période orbitale proche de 12h), et de STRV-1B (période orbitale proche de 8 h).

Les trajectoires des mois suivants ne seront sans doute pas toutes aussi spectaculaires que celles-ci. Voici un avant-goût de ce que nous vous préparons : nous expliquerons en détail les propriétés fort utiles des orbites héliosynchrones, que ce soit d'ailleurs pour des satellites autour de la Terre ou de Mars ! Nous présenterons les orbites affectées par le freinage atmosphérique, comme celle de la station spatiale internationale. Et nous présenterons également quelques autres cas croustillants dans le système solaire. Durant l'été DAWN se mettra en orbite basse autour de Cérès. Quelle trajectoire pour cette sonde de la NASA ? Il reste bien des questions incongrues à présenter dans la suite de ce feuilleton ! Sauriez vous dès à présent définir une orbite en résonance 1:1 avec la Lune ?

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• Fiche : GTO-HEO - Orbites équatoriales à fortes excentricités

Logiciel IXION

En direct du Laboratoire

Le droit de l'espace peut-il être une simple transcription du droit à la surface de la Terre ?

A partir de quelle distance depuis le rivage peut-on considérer que l'on se trouve dans les eaux internationales ? A partir de quelle profondeur n'est-on plus propriétaire de son terrain si l'on découvre un gisement dans le sous-sol ? Voilà des questions pratiques auxquelles les juristes répondent pour fixer les règles d'application en nombre de domaines. Depuis l'avènement de l'ère spatiale, des questions similaires se posent dans l'espace, ainsi que cela resurgit de temps à autres dans l'actualité au regard d'événements d'importance, comme la collision d'un satellite iridium et d'un satellite cosmos en 2008, ou la rentrée atmosphérique courant mai 2015 d'un cargo russe de ravitaillement de la station spatiale internationale.

Une fois n'est pas coutume, c'est un séminaire sans aucune équation qui a été donné à l'IMCCE en mai 2015, présenté par une juriste, Laurence Ravillon, qui a présenté les grands principes de la législation sur les activités liées à l'espace.

Il est singulier de constater que cette législation s'applique dans un milieu qui n'est pas bien défini, aussi surprenant que cela puisse paraître. Où donc commence l'espace, ou plus exactement l'espace extra-atmosphérique ? C'est pourtant le milieu d'application des traités et autres grands textes d'utilisation de l'espace, établis par les juristes, et ratifiés ou non par les Etats. Que ces Etats, et le florilège des entreprises privées qu'ils se doivent de faire prospérer, fassent ou non partie des puissances spatiales. On sait dire où s'arrête le monde de l'aéronautique, là où la densité atmosphérique n'est déjà plus assez forte pour assurer la portance des aéronefs, avions ou ballons stratosphériques : la limite se situe à quelques dizaines de kilomètres, disons cinq, d'altitude. On connaît aussi un ordre de grandeur de l'altitude minimale de l'espace, que l'on définit ici comme celle où un engin spatial n'a pas besoin d'apport d'énergie pour rester satellisé pendant au moins quelques révolutions : elle se situe à quelques centaines de kilomètres.

Les grands textes qui régissent l'utilisation de l'espace reposent en grande partie sur l'adoption de règles qui sont dérogatoires par rapport à ce qui s'applique habituellement dans les domaines maritimes, terrestres, aériens, surtout parce les Etats ne peuvent s'approprier ni l'espace, ni les objets spatiaux. Les Etats peuvent être propriétaires d'objets spatiaux, mais pas de l'espace ni des corps célestes. Le cadre juridique est forcément international, et met en jeu des questions d'indépendance et de souveraineté. Les premiers grands textes ont été élaborés dans le cadre de l'ONU, qui s'est dotée d'un comité pour l'utilisation pacifique de l'espace (COPUOS), qui comprend un sous-comité technique, et un sous-comité juridique, et c'est au sein de ce sous-comité juridique que les réflexions ont été menées par les Etats.

La fiche de synthèse que nous vous proposons de télécharger énumère les principaux enjeux d'une législation de l'espace, en posant les grandes questions, qui ne sont pas toutes résolues...

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• Fiche : Le cadre juridique des activités spatiales

Résumé de la thèse (les connections rouges représentent une dépendance explicites de choix à faire). (c) F. Pierret

Les collaborations qu'entretient l'IMCCE avec de nombreux autres laboratoires justifient que l'on étende régulièrement la portée de cette rubrique, en la renommant "En direct DES laboratoires". Nous présentons ce mois-ci une thèse réalisée au sein du SYRTE, dont la composante "Espace" occupe le même bâtiment que l'IMCCE au 77 de l'Avenue Denfert Rochereau à Paris. Le SYRTE (SYstèmes de Référence Temps Espace) est un département de l'Observatoire de Paris, une unité mixte de recherche du Centre national de la recherche scientifique (UMR 8630) et associé à l'Université Pierre et Marie Curie.

Cette thèse est intitulée Sur la construction de modèles déterministes, stochastiques et discrets préservant des structures ou des propriétés dynamiques . Elle est une contribution autour du problème de la construction de modèles au sens large. En fonction des hypothèses faites, les modèles possèdent une structure et des propriétés dynamiques qui les caractérisent, leur nature et leurs propriétés pouvant avoir des conséquences parfois très différentes. Que ce soit dans le cas déterministe, stochastique ou discret, nos objectifs sont de :

• Rechercher et sélectionner un modèle afin d'en étudier sa structure,
• Réaliser des implémentations numériques de ces modèles tout en étudiant le respect de leurs structures par des intégrateurs numériques.

Dans ce but, nous utilisons le calcul des variations continu, discret et stochastique ainsi que les intégrateurs numériques déterministes ou stochastiques. Nous appliquons ce travail à l'astronomie et à la physique. Nous faisons une étude complète d'un problème des deux corps avec une perturbation stochastique provenant d'un nuage de poussière. Contrairement aux perturbations usuelles en mécanique céleste, le changement de nature de la perturbation induit des effets surprenants. Notamment, nous observons une accélération de la précession à très court terme. Ensuite, inspirés de la rotation terrestre, nous étudions deux problèmes de rotation stochastique. Le premier au travers d'un aplatissement avec des variations stochastiques puis le second à l'aide de l'équation de Larmor, ou plus généralement, avec l'équation de Landau-Lifshitz . Tout comme le problème précédent, et contrairement aux déformations classiques, la modélisation d'une perturbation de nature stochastique d'un phénomène physique permet d'interpréter les effets de rotations observés sur plusieurs jours ainsi que les dérives à très long terme non expliquées comme dans l'aplatissement ou la durée du jour. Enfin, nous développons les équations de la mécanique céleste avec des perturbations stochastiques générales, dites équations de Gauss stochastiques.

D'après nos objectifs et compte tenu des conséquences ou des comportements différents observés lors du changement de nature d'un modèle, nous avons été amenés à développer les outils théoriques suivants :

• A. En utilisant le formalisme de plongement développé par J. Cresson, nous développons un nouveau cadre pour le calcul discret. Cela permet d'obtenir des définitions naturelles et cohérentes avec les structures continues classiques et ainsi de pouvoir les comparer explicitement. Cela est difficile, voire impossible, avec la littérature usuelle sur le sujet. Ensuite, nous développons de nouveaux objets qui entrent dans un cadre que nous avons appelé dynamique d'échelle et qui permet l'étude d'objets et de structures multi-échelles.
• B. Nous proposons et étudions un schéma déterministe et stochastique en suivant les règles de constructions proposées par R. Mickens dites non-standards. Ces règles donnent l'opportunité d'avoir des schémas numériques préservant des propriétés dynamiques spécifiques comme la stabilité d'un point fixe ou l'invariance de domaine. Notamment, ces schémas contribuent à la classe de schémas utilisés pour la validation de modèles en physique ou biologie.
• C. Nous contribuons au calcul des variations en donnant une condition de type Helmholtz caractérisant les équations provenant d'un calcul des variations, dans le cas discret, time-scale et stochastique. De plus, nous donnons un théorème de type Noether pour des transformations en temps et espace générales dans le cas discret et time-scale.

Le site Web du SyRTE

Photo de groupe. (c) Observatoire de Paris

A l'occasion du 60ème anniversaire de Jacques Laskar s'est tenu à l'IAP, du 28 au 30 avril, un atelier international qui a réuni une centaine de scientifiques de disciplines multiples. Les échanges entre les participants, dont un échantillon intéressant a été filmé par l'équipe Webcast CC-IN2P3, ont ouvert des voies de recherche nouvelles aux confluents de la géologie, de la dynamique des accélérateurs de particules et de celle des systèmes extrasolaires.

Le site web du colloque

Académie Roumaine

Sous l'égide du CNRS (France) et de l'Académie Roumaine, entre le 27 et le 30 mai 2015 s'est déroulée la conférence franco-roumaine d'astronomie « Physique et astrométrie des objets du système solaire ». La conférence, organisée par l'Institut de Mécanique Céleste et de Calcul des Ephémérides a été organisée au Centre International de Conférences de l'Académie Roumaine, localisé dans la commune General Berthelot, en Roumanie.

Dix-huit chercheurs en astronomie observationnelle, mécanique céleste, en analyse des données physiques des astéroïdes, comètes, météores, satellites artificiels et naturels se sont réunis pour débattre des problèmes actuels liés aux objets du système solaire. L'objectif de la conférence a été le renforcement de liens scientifique de longue tradition dans le domaine de l'astronomie entre la France et la Roumanie. Des domaines de recherches favorisant la collaboration ont été identifiés, la complémentarité des compétences pouvant favoriser la participation à de futurs projets européens dans les années à venir.