Juin 2021 – n° 180

Édito

Ce mois de juin sera marqué par l’éclipse annulaire de Soleil du 10 juin 2021. Vous trouverez dans cette lettre l’explication du phénomène, ce que l’on pourra observer, quand et comment, notamment grâce à l’ouverture du nouveau formulaire de calcul des éclipses de Soleil de l’IMCCE.

Nous souhaitons également profiter de cette occasion pour faire un appel à images de l’événement. Vos photographies seront publiées le mois prochain !

En attendant, nous vous souhaitons une bonne lecture de cette lettre, riche de ses éphémérides, de découvertes de campagnes d’observation des phénomènes mutuels, de la sortie d’un nouvel ouvrage sur les exoplanètes et la vie dans l’Univers, d’un nouvel épisode du feuilleton sur la Connaissance des temps, et bien sûr toutes vos rubriques mensuelles !

Bonne lecture et bonne observation (avec des lunettes spéciales éclipse) le 10 juin !

Ce mois-ci

Nouveau service de calcul en ligne : les éclipses de Soleil

Carte interactive de l’éclipse de Soleil du 10 juin 2021 sur le portail des formulaires de calcul de l’IMCCE
Carte interactive de l’éclipse de Soleil du 10 juin 2021 sur le portail des formulaires de calcul de l’IMCCE. Crédits IMCCE

Ce service permet de calculer les prédictions des éclipses de Soleil, ainsi que leurs principales caractéristiques (type d’éclipse, circonstances générales, visibilité). Il couvre un intervalle de temps allant de − 4000 à 2100.

Circonstances locales de l’éclipse du 28 juin − 9 à Babylone
Circonstances locales de l’éclipse du 28 juin − 9 à Babylone. Crédits IMCCE

Pour chaque éclipse de Soleil, le service fournit les paramètres géométriques et temporels (grandeur et durée de la phase annulaire ou totale de l’éclipse) et les circonstances générales depuis le début de l’éclipse générale jusqu’à sa fin. Le service propose également deux cartes de visibilité qui indiquent les régions sur Terre où ces phases peuvent être observées, ainsi qu’une animation qui montre le déplacement de la zone de visibilité au cours du temps.

Il est également possible de consulter la carte interactive des circonstances locales de l’événement, laquelle permet de connaître précisément les caractéristiques de l’éclipse en n’importe quel point du globe. Les données numériques sont complétées par un diagramme des différentes phases visibles du passage de la Lune devant le Soleil depuis l’endroit sélectionné.

en savoir plus

L’éclipse annulaire de Soleil du 10 juin 2021

Carte de visibilité de l’éclipse totale du 10 juin 2021.
Carte de visibilité de l’éclipse totale du 10 juin 2021. Crédits P. Rocher

Pour ce mois de juin 2021, le phénomène du mois intéressant à observer sera bien entendu l’éclipse de Soleil.

Cette belle éclipse annulaire commencera à être visible depuis le nord du Canada, passera sur le pôle Nord et se terminera au nord de la Sibérie. En France métropolitaine, elle ne sera que partielle. La meilleure zone de visibilité se situera au nord-ouest de la France : le degré d’obscuration atteindra 16,8 % à Brest et 15,9 % à Lille. Par contre, à Perpignan, le disque lunaire ne couvrira que 3,4 % du disque solaire.

À Paris, le phénomène va débuter à 9 h 13 UTC. Le maximum aura lieu à 10 h 11 UTC avec 13,1 % d’obscurcissement. Enfin, la fin du phénomène aura lieu à 11 h 15 UTC.

Concernant l’observation de cette éclipse, on veillera à suivre les plus élémentaires, mais strictes, règles de protection oculaire. On redira donc qu’il ne faut jamais observer le Soleil en vision directe, même quelques secondes. La rétine est fragile et ne supporte pas une exposition, même courte, à un si puissant rayonnement. En cas de non-respect de ces consignes, le risque de lésions, parfois irréversibles, est possible.

À l’œil nu, on pourra observer le phénomène avec des lunettes spéciales éclipse équipées de film plastique filtrant. Prudence s’il s’agit de lunettes âgées (il y en a eu beaucoup pour l’éclipse totale de 1999…), le pouvoir filtrant peut s’estomper avec le temps, et, pire, en cas de stockage peu précautionneux, les lunettes ont pu être détériorées (fissure, trou dans le film…). On privilégiera donc des lunettes récentes (moins d’un an).

Autre moyen très efficace, un verre de soudeur ; s’il n’est pas forcément pratique à manipuler, le petit morceau de verre d’environ 15 cm × 6 cm est tout à fait adapté en termes de protection à l’observation du phénomène.

Mais l’observation de ce phénomène sera bien plus confortable et esthétique dans des instruments d’astronomie.

Avec des instruments, 3 cas de figure sont possibles :

  1. L’instrument n’est équipé d’aucun filtre. Il faut alors agir avec la plus grande prudence. On n’observera bien sûr jamais le Soleil en direct, même furtivement, que ce soit dans l’oculaire ou même au chercheur. La seule méthode possible, et sans risque, consiste à projeter l’image du Soleil sur une feuille de papier blanc. On reculera plus ou moins l’écran qui reçoit l’image, ce qui permettra de grossir plus ou moins l’objet visé : plus on recule l’écran, plus l’image du Soleil grandit, mais plus on perd en luminosité et en netteté. Il faut donc trouver la bonne distance qui offre un disque solaire assez net. Évidemment, si des taches sont visibles sur la surface solaire, l’image n’en sera que plus intéressante et esthétique ;
  2. L’instrument, lunette ou télescope, est équipé d’un filtre à l’entrée du tube. Ce peut être un filtre pleine ouverture (disque de verre très foncé), un système qui laisse passer 1/100 000e du rayonnement solaire ; c’est de loin la meilleure option, car ce filtre offre à la fois une protection sûre et efficace, et une très bonne qualité d’image. Mais ce peut être aussi une feuille de Mylar. Ce filtre, nettement moins onéreux que le précédent, se présente sous la forme d’une feuille souple semblable à une feuille d’aluminium. Le pouvoir filtrant est le même (1/100 000e), mais s’il est manipulé sans précaution, ce filtre peut être troué, voire se déchirer, entraînant un risque de lésion oculaire. On vérifiera donc très soigneusement l’état de surface de ce film avant d’entamer toute observation. Dernier bémol, la qualité d’image est moins flatteuse qu’avec le filtre pleine ouverture : bien souvent, observé derrière une feuille de Mylar, le Soleil est entouré d’un halo disgracieux et offre une image moins nette ;
  3. Enfin, troisième et dernier cas, l’observateur dispose d’une petite lunette solaire (Lunt, Coronado…) qui ne laisse passer que la lumière en H alpha ; ce type de lunette permet d’admirer les protubérances solaires, invisibles avec un filtre pleine ouverture (cas n° 2). Le spectacle sera alors garanti : un Soleil montrant (on l’espère) quelques taches sur sa surface, dont un bord sera « croqué » par la Lune, le reste de son pourtour auréolé de quelques protubérances. Ce sera peut-être dans ce type d’instrument que le phénomène sera le plus esthétique à observer.

Circonstances et visibilité

Cette éclipse est la seizième éclipse annulaire du xxie siècle et la première éclipse de l’année 2021.

La bande de centralité débute au nord-est du Canada, traverse successivement le nord-ouest du Groenland, passe par le pôle Nord, puis se termine sur l’extrême est de la Russie. L’éclipse sera visible dans sa phase partielle dans le nord-ouest de l’Amérique du Nord, l’océan Atlantique Nord, une grande partie de l’Europe, dont la France, et dans une grande partie du nord de l’Asie.

Simulation du déplacement des cônes d’ombre et de pénombre à la surface de la Terre au cours de l’éclipse annulaire de Soleil du 10 juin 2021. Crédits IMCCE

On remarque qu’à cette période de l’année le Soleil ne se couche pas sur les régions polaires arctiques et que l’éclipse est centrale à minuit vrai pour le lieu de longitude 165° 22,8′ O et de latitude 88° 09,0′ N. En ce lieu, le Soleil passe au méridien nord (minuit vrai) à 11 h 01,0 min UTC à une altitude de 21,2° ; il passe au méridien sud (midi vrai) à 23 h 01,9 min UTC à une altitude de 24,9°.

Le tableau ci-dessous donne les circonstances générales de l’éclipse (en UTC).

Phases Instant en UTC Longitude Latitude
Commencement de l’éclipse générale 8 h 12,3 min 43° 55,5′ O  23° 38,4′ N
Commencement de l’éclipse annulaire 9 h 49,8 min 86° 09,6′ O  48° 22,1′ N
Commencement de l’éclipse centrale 5 h 54,9 min 89° 29,8′ O  50° 09,6′ N
Maximum de l’éclipse 10 h 41,9 min  66° 40,6′ O  80° 49,8′ N
Éclipse centrale à minuit vrai 11 h 01,1 min  165° 22,8′ O  88° 09,0′ N
Fin de l’éclipse centrale 11 h 28,7 min  156° 32,4′ E  63° 34,0′ N
Fin de l’éclipse annulaire 11 h 33,8 min  151° 02,0′ E  62° 26,5′ N
Fin de l’éclipse générale 13 h 11,3 min   94° 07,3′ E  41° 27,2′ N

Cette éclipse a lieu deux jours après le passage de la Lune à son apogée, le diamètre apparent de la pleine Lune est donc encore faible (29′ 38,37″). L’éclipse a lieu peu après le passage de la Lune par son nœud ascendant. Durant l’éclipse la Lune se trouve dans la constellation du Taureau.

Voici la suite des événements relatifs à la Lune sur cette courte période de temps.

6 juin 2021 – 17 h 34 min 44 s UTC
La Lune entre dans la constellation du Bélier.

8 juin 2021 – 2 h 27 min 04 s UTC
La Lune à l’apogée, distance à la Terre : 406 227,881 km, diamètre apparent : 29,50′, longitude moyenne : 51,98°.

8 juin 2021 – 5 h 06 min 11 s UTC
La Lune entre dans la constellation du Taureau.

9 juin 2021 – 16 h 41 min 32 s UTC
La Lune passe par le nœud ascendant de son orbite, longitude moyenne : + 70° 47,4′.

10 juin 2021 – 10 h 41 min 54 s UTC
Maximum de l’éclipse annulaire.

10 juin 2021 – 10 h 52 min 39 s UTC
Nouvelle Lune.

La série de saros de cette éclipse

Le saros est une période de récurrence des éclipses de 6 585,32 jours correspondant à 223 révolutions synodiques moyennes de la Lune, à 242 révolutions draconitiques moyennes et à 239 révolutions anomalistiques moyennes de la Lune. Cette période a été nommée, à tort, saros par Edmond Halley. On peut donc construire des séries longues d’éclipses séparées par un saros.

Cette éclipse appartient à une série longue de saros qui, en première approximation, comporte 77 éclipses successives. Cette série commence avec l’éclipse partielle du 12 octobre 1624 et se termine par l’éclipse partielle du 22 janvier 2995 (il y a peut-être une dernière éclipse partielle le 2 février 3013). Elle se compose de 21 éclipses partielles, suivies de 40 éclipses annulaires et se termine avec 16 éclipses partielles. Ce sont toutes des éclipses au nœud ascendant de la Lune, donc les éclipses successives de la série vont parcourir la surface du globe terrestre du nord au sud.

L’éclipse du 10 juin 2021 est la vingt-troisième de la série longue et est donc bien sur l’hémisphère nord. C’est la seconde éclipse annulaire, sa durée est donc relativement brève. On remarque que la totalité des éclipses centrales est formée par des éclipses annulaires, donc qui ont lieu au voisinage du passage de la Lune à son apogée.

Le solstice d’été de 2021

Dates et durées des saisons en 2021
Dates et durées des saisons en 2021. Crédits P. Rocher

Le solstice d’été est l’instant auquel 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 6 h 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 qui se trouvent 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′).

Si l’on néglige les variations de la réfraction de l’atmosphère terrestre, c’est aussi le jour de l’année auquel sont extrêmes l’amplitude ortive (arc de cercle mesuré sur l’horizon entre la direction du point cardinal est et celle de la position d’une étoile, ici le Soleil, à son lever) et l’amplitude occase (arc de cercle mesuré sur l’horizon entre la direction du point cardinal ouest et celle de la position d’une étoile, ici le Soleil, à son coucher). C’est là l’origine du terme solstice, qui vient du latin solstitium (de sol qui signifie « Soleil » et sistere qui signifie « s’arrêter, retenir »). Par conséquent, c’est également le jour auquel, 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 2021 est le lundi 21 juin à 3 h 32 min 11,1 s UTC et à 5 h 32 min 11,1 s en Temps légal français (UTC + 2 h).

Dans le calendrier grégorien créé en 1582, le solstice d’été peut survenir le 19, 20, 21 ou 22 juin. Il est survenu le 20 juin en 1896 et est à nouveau tombé à cette date en 2008. Il est survenu le 22 juin en 1975 et tombera à nouveau à cette date en 2203, 2207, 2211, 2215 et 2302. Le solstice d’été tombera un 19 juin en 2488 et ce sera la première fois depuis la création du calendrier grégorien.

En UTC, au xxe siècle, les solstices d’été sont tombés exclusivement le 21 juin (64) et le 22 juin (36), alors qu’au xxie siècle, le solstice d’été tombera exclusivement le 20 juin (47) et le 21 juin (53).

ciel du mois

Phénomènes astronomiques

Repère géocentrique, les quadratures et les conjonctions sont en ascension droite. Les phénomènes sont donnés en Temps légal français.

1er juin

11 h 00 min 09 s Conjonction géocentrique en ascension droite entre la Lune et Jupiter, différence de déclinaison : − 4° 38′, élongation solaire de Jupiter : 99° O.

2 juin

9 h 24 min 24 s Dernier quartier de Lune.

3 juin

3 h 06 min 12 s Conjonction géocentrique en ascension droite entre la Lune et Neptune, différence de déclinaison : − 4° 28′, élongation solaire de Neptune  : 80° O.

7 juin

8 h 15 min 40 s Conjonction géocentrique en ascension droite entre la Lune et Uranus, différence de déclinaison : − 2° 15′, élongation solaire d’Uranus : 34° O.

8 juin

4 h 27 min 04 s La Lune à l’apogée, distance à la Terre : 406 227,881 km, diamètre apparent : 29,50′, longitude moyenne : 51,98°.

10 juin

3 h 01 min 07 s Mercure à l’aphélie, distance au Soleil : 0,466 70 au.

12 h 52 min 21 s Mercure au périgée, distance à la Terre : 0,550 43 au, diamètre apparent : 12,2″.

12 h 52 min 39 s Nouvelle Lune.

15 h 08 min 40 s Conjonction géocentrique en ascension droite entre la Lune et Mercure, différence de déclinaison : + 3° 57′, élongation solaire de la Lune : 1° E.

11 juin

3 h 12 min 53 s Mercure en conjonction inférieure, diamètre apparent : 12,2″, latitude : − 3° 08,2′.

12 juin

8 h 41 min 49 s Conjonction géocentrique en ascension droite entre la Lune et Vénus, différence de déclinaison : + 1° 28′, élongation solaire de Vénus : 20° E.

19 h 34 min 19 s Vénus au périhélie, distance au Soleil : 0,718 42 au.

13 juin

21 h 51 min 37 s Conjonction géocentrique en ascension droite entre la Lune et Mars, différence de déclinaison : + 2° 48′, élongation solaire de la Lune : 38° E.

18 juin

5 h 54 min 17 s Premier quartier de Lune.

21 juin

5 h 29 min 18 s Jupiter est stationnaire dans la constellation du Verseau, puis rétrograde.

5 h 32 min 11 s Solstice d’été.

23 juin

0 h 43 min 17 s Mercure est stationnaire dans la constellation du Taureau, puis directe.

11 h 54 min 57 s La Lune au périgée, distance à la Terre : 359 956,064 km, diamètre apparent : 33,28′, longitude moyenne : 253,08°.

24 juin

20 h 39 min 42 s Pleine Lune.

26 juin

4 h 05 min 57 s Neptune est stationnaire dans la constellation du Verseau, puis rétrograde.

27 juin

11 h 26 min 42 s Conjonction géocentrique en ascension droite entre la Lune et Saturne, différence de déclinaison : − 4° 2′, élongation solaire de Saturne : 143° O.

28 juin

20 h 41 min 38 s Conjonction géocentrique en ascension droite entre la Lune et Jupiter, différence de déclinaison : − 4° 27′, élongation solaire de Jupiter : 125° O.

30 juin

11 h 08 min 49 s Conjonction géocentrique en ascension droite entre la Lune et Neptune, différence de déclinaison : − 4° 22′, élongation solaire de Neptune : 106° O.

Visibilité de la Lune et des planètes

Planètes visibles entre les latitudes 60° Nord et 60° Sud et les constellations les plus voisines. L’aspect apparent des planètes est calculé pour le 16 juin 2021 à 22 h 00 UT.

  • La Lune

    La Lune

    La Lune tourne autour de notre planète tout en tournant autour de son axe en approximativement 28 jours : c’est pourquoi l’on ne voit toujours que la même face de la Lune. Au cours de sa rotation autour de la Terre, la Lune présente plusieurs phases en fonction de sa position par rapport au Soleil : le premier quartier, la pleine Lune, le dernier quartier et la nouvelle Lune. Le retour à une même phase se fait en moyenne tous les 29,53 jours : cette durée de révolution s’appelle la lunaison moyenne ou révolution synodique moyenne de la Lune. En raison des perturbations, la lunaison vraie entre deux phases identiques peut varier dans un intervalle de plus ou moins sept heures par rapport à cette valeur moyenne.

    Phases de la Lune

    Invisible du matin du 9 juin au soir du 11 juin

    2Dernier quartier
    10Nouvelle Lune
    18Premier quartier
    24Pleine Lune
  • Mercure

    Mercure le 16 juin 2021

    Mercure

    Mercure n’est pas visible au mois de juin.

    Diamètre apparent : 11,85″

    Magnitude : indéterminée

    non visible
    à l’œil nu
    non visible
    aux jumelles
    non visible
    au télescope
  • Vénus

    Vénus le 16 juin 2021

    Vénus

    Vénus est visible le soir au crépuscule et en première partie de nuit. À partir du 22 juin, elle se couche de plus en plus tôt. Elle se trouve dans la constellation du Taureau jusqu’au 2 juin, date à laquelle elle entre dans la constellation des Gémeaux, qu’elle quitte le 25 juin pour entrer dans celle du Cancer.

    Diamètre apparent : 10,69″

    Magnitude : − 3,91

    visible
    à l’œil nu
    visible
    aux jumelles
    visible
    au télescope
  • Mars

    Mars le 16 juin 2021

    Mars

    Mars est visible le soir et en première partie de nuit jusqu’au du 26 juin, date de son coucher héliaque du soir à Paris. Elle se trouve dans la constellation des Gémeaux jusqu’au 8 juin, date à laquelle elle entre dans la constellation du Cancer.

    Diamètre apparent : 3,99″

    Magnitude : − 1,76

    visible
    à l’œil nu
    visible
    aux jumelles
    visible
    au télescope
  • Jupiter

    Jupiter le 16 juin 2021

    Jupiter

    Jupiter est visible tout le mois en seconde partie de nuit et à l’aube. Au cours du mois, elle se lève de plus en plus tôt. À partir du 9 juin, elle se lève avant minuit vrai. Elle se trouve tout le mois dans la constellation du Verseau. Elle est stationnaire le 21 juin, puis rétrograde.

    Diamètre apparent : 34,18″

    Magnitude : − 2,59

    visible
    à l’œil nu
    visible
    aux jumelles
    visible
    au télescope
  • Saturne

    Saturne le 16 juin 2021

    Saturne

    Saturne est visible tout le mois en fin de première partie de nuit, en seconde partie de nuit et à l’aube. À partir du 25 juin, elle se lève avant minuit en Temps légal français. Elle se trouve tout le mois dans la constellation du Capricorne.

    Diamètre apparent : 17,89″

    Magnitude : − 0,48

    visible
    à l’œil nu
    visible
    aux jumelles
    visible
    au télescope
  • Uranus

    Uranus le 16 juin 2021

    Uranus

    Uranus est visible le matin à l’aube et en seconde partie de nuit. Au cours du mois, elle se lève de plus en plus tôt. Elle est tout le mois dans la constellation du Bélier.

    Diamètre apparent : 3,42″

    Magnitude : 5,85

    non visible
    à l’œil nu
    visible
    aux jumelles
    visible
    au télescope
  • Neptune

    Neptune le 16 juin 2021

    Neptune

    Neptune est visible le matin à l’aube et en seconde partie de nuit. Au cours du mois, elle se lève de plus en plus tôt. À partir du 19 juin, elle se lève avant minuit vrai. Elle est tout le mois dans la constellation du Verseau. Elle est stationnaire le 26 juin, puis rétrograde.

    Diamètre apparent : 2,24″

    Magnitude : 7,89

    non visible
    à l’œil nu
    visible
    aux jumelles
    visible
    au télescope
  • Portail des formulaires de calcul de l’IMCCE

    Portail des formulaires de calcul de l’IMCCE

    N’oubliez pas que vous pouvez aussi calculer les instants des levers et couchers des astres et visualiser leur aspect apparent à n’importe quelle date et depuis n’importe quel lieu sur Terre grâce à notre portail de calculs d’éphémérides : https://ssp.imcce.fr.

Cartes du ciel

Ces cartes du ciel montrent les étoiles brillantes et les planètes visibles dans le ciel de l’hémisphère nord et de l’hémisphère sud, vers l’horizon nord et l’horizon sud, pour le 15 juin 2021.

Hémisphère nord, en direction du nord – 23 h Temps légal français

Carte du ciel de l’hémisphère nord, en direction du nord, au 15 juin 2021
Carte du ciel de l’hémisphère nord, en direction du nord. Crédits IMCCE

Hémisphère nord, en direction du sud – 23 h Temps légal français

Carte du ciel de l’hémisphère nord, en direction du sud, au 15 juin 2021
Carte du ciel de l’hémisphère nord, en direction du sud. Crédits IMCCE

Hémisphère sud, en direction du nord – 23 h Temps local aux Makes, La Réunion

Carte du ciel de l’hémisphère sud, en direction du nord, au 15 juin 2021
Carte du ciel de l’hémisphère sud, en direction du nord. Crédits IMCCE

Hémisphère sud, en direction du sud – 23 h Temps local aux Makes, La Réunion

Carte du ciel de l’hémisphère sud, en direction du sud, au 15 juin 2021
Carte du ciel de l’hémisphère sud, en direction du sud. Crédits IMCCE

Vue dans le plan de l’écliptique

Dans sa course apparente sur l’écliptique, le Soleil est accompagné de plusieurs planètes proches. Celles qui sont à l’est peuvent être observées au coucher du Soleil et en 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 2021.

Position de la Lune et des planètes dans le plan de l’écliptique au 15 juin 2021
Position de la Lune et des planètes dans le plan de l’écliptique au 15 juin 2021. Crédits IMCCE
Déplacement de la Lune et des planètes dans le plan de l’écliptique au cours du mois de juin 2021. Crédits IMCCE

culture astronomique

La Connaissance des temps : un journal scientifique publié depuis 1679, épisode XVI

Frontispice de la Connaissance des temps pour l’année 1731
Frontispice de la Connaissance des temps pour l’année 1731. Crédits Observatoire de Paris

La Connaissance des temps (CDT) publie depuis 1679 les éphémérides des corps célestes, ainsi que diverses tables et données à destination des astronomes et des curieux de l’astronomie.

Lire le XVIe épisode : « magnétisme, sismologie, météores »

Dans cette lettre d’information, nous continuons d’explorer l’histoire scientifique de cet ouvrage et de voir son évolution au cours des trois derniers siècles. La CDT a‑t‑elle beaucoup changé ? A‑t‑elle été influencée par les événements politiques ? A‑t‑elle participé à l’essor des sciences en général et de l’astronomie en particulier ? Nous allons tenter de répondre à ces questions par une lecture attentive des 342 volumes de la CDT publiés à ce jour. Vous trouverez dans les textes que nous proposons des liens vers les pages de la Connaissance des temps que nous citons pour vous permettre d’avoir accès aux textes originaux.

science en direct

La science avec les phénomènes mutuels

Le principe des phénomènes mutuels et des éclipses classiques.
Le principe des phénomènes mutuels et des éclipses classiques. Crédits IMCCE

Quelle information scientifique peut-on tirer des observations ?

La lettre d’information de l’IMCCE du mois dernier expliquait comment l’observation d’un phénomène d’occultation ou d’éclipse devait être réduite à une information utile. Au final, une position relative entre les deux satellites concernés était obtenue. Attention, cette position relative n’est toutefois qu’apparente, c’est-à-dire telle qu’elle est vue par un observateur terrestre. Ainsi, il ne s’agit que d’une distance angulaire entre les deux satellites sur la sphère céleste centrée sur l’observateur.

Cette information va servir à valider les modèles dynamiques du système des satellites. Une théorie du mouvement qui tient compte de toutes les influences internes ou externes est d’abord construite : elle permettra de calculer le mouvement et de prévoir les positions et les phénomènes. Les satellites seront observés, par exemple les phénomènes mutuels, et la comparaison au calcul de prédiction sera effectuée. En général, la coïncidence n’est pas parfaite et le travail de l’astronome consistera précisément à comprendre pourquoi il n’y n’a pas de coïncidence. Les raisons sont multiples : erreurs de mesure dans les observations, erreurs de raisonnement dans la théorie, erreurs de calcul… Les limites du modèle théorique sont connues, mais les erreurs commises dans le processus d’observation le sont moins bien. Il faudra chercher à collecter un grand nombre d’observations bien réparties dans le temps pour éliminer les erreurs aléatoires par des méthodes statistiques. Vu la complexité du problème, les satellites galiléens de Jupiter nécessitent d’avoir des observations sur un siècle, tandis que la construction du modèle peut prendre des années. Mais le résultat est là, la précision a régulièrement augmenté depuis la découverte de Galilée (voir table jointe) et nous sommes aujourd’hui capables de prévoir plusieurs années à l’avance la position des satellites avec une précision de quelques dizaines de kilomètres pour des objets situés à environ 700 millions de kilomètres de la Terre.

Précision comparée des différents types d’observation (meilleures valeurs). Cette précision est en kilomètres pour les phénomènes et en mas pour les mesures astrométriques.
Type d’observation en mas en km
Éclipses par Jupiter 150 450
Plaques photographiques 100 300
Instrument méridien 60 200
Plaques numérisées avec Gaia 30 100
Observations CCD avec Gaia 30 100
Phénomènes mutuels 20 60

C’est pourtant nécessaire afin de piloter une sonde spatiale et surtout économiser son carburant. La qualité des observations est donc primordiale, la précision de calcul dépendant de la précision des observations. Les observations des phénomènes mutuels étant particulièrement précises, cela justifie la campagne d’observation actuelle dans le cadre de la préparation des missions Europa Clipper (NASA) vers le satellite Europe et JUICE (ESA) vers Callisto, Europe et Ganymède.

Si les missions spatiales peuvent nous apprendre beaucoup de choses sur les satellites, les observations au sol, même les observations astrométriques, peuvent nous en dire beaucoup sur ces corps, et par exemple répondre à une question que se posent les astronomes depuis plus d’un siècle : les satellites de Jupiter accélèrent-ils dans leur mouvement orbital ? A priori, dans une modélisation orbitale simple fondée sur les attractions gravitationnelles, il n’y a pas d’accélération. Sauf si, comme dans le cas de la Lune, il y a des marées levées soit par la planète sur les satellites (qui se rapprocheraient alors peu à peu de Jupiter), soit par les satellites sur la planète (ils s’en éloigneraient comme la Lune de la Terre). Pour détecter cette accélération éventuelle, un modèle sans accélération est utilisé et une comparaison aux observations est effectuée. Un écart qui augmenterait régulièrement serait la preuve de l’existence d’une accélération.

Ce n’est qu’en 2009 (Lainey et al. 2009) que l’on réussit à mettre en évidence une accélération : Io se rapprocherait de Jupiter ! Ce qui signifie que Jupiter lève des marées sur Io. Effectivement, la détection de volcans actifs sur Io semble confirmer cette hypothèse, et, mieux, la mesure du flux de chaleur émis par Io correspond exactement à l’énergie dissipée par les marées qui provoquent l’accélération, Io étant ainsi en équilibre thermique. De cette manière sont obtenues, grâce aux observations astrométriques au sol, des contraintes fortes sur la physique du système, sur l’évolution des volcans de Io, mais aussi sur l’existence d’océans liquides sous la glace d’Europe.

Modélisation de l’intérieur d’Europe.
Modélisation de l’intérieur d’Europe. Crédits NASA (légendes J-E. Arlot/DR)
La sonde Voyager a détecté de puissants volcans sur Io dont la cause de l’émission thermique est aujourd’hui comprise.
La sonde Voyager a détecté de puissants volcans sur Io dont la cause de l’émission thermique est aujourd’hui comprise. Crédits NASA


Le journal des observations

Le nombre d’observations réalisées augmente peu à peu. Bien entendu, l’hémisphère sud est avantagé, mais la météorologie est assez favorable en Europe. Ainsi, le nombre et la répartition des observations sont comme suit :

Ce tableau de résultats a été mis à jour au 24 mai dernier. On remarque que lorsque le beau temps a lieu sur l’Europe, on obtient un grand nombre d’observations en raison du plus grand nombre d’observateurs. L’existence d’observateurs situés sur des longitudes plus éloignées permet d’obtenir des observations pour des phénomènes différents.
Phénomènes Chili France Espagne Russie USA Australie Nouvelle Zélande Total
28/02 4O2 2h28 X 1
16/03 2E1 4h58 X 1
28/03 1O2 4h38 XX 2
11/04 1E4 4h53 X 1
12/04 1E4 4h29 XX 2
19/04 4E3 18h39 X 1
25/04 1E2 12h08 X 1
29/04 1E2 1h15 X 1
29/04 3E4 12h19 X 1
29/04 3E2 16h44 X X 2
06/05 1E2 3h28 XX XXX 5
14/05 3E1 3h48 XX 2
16/05 3E2 18h51 X 1
18/05 2E3 12h25 X 1
Total par pays 1 9 3 1 4 3 1 22

Les Exoplanètes et la vie dans l’Univers

Couverture de l’ouvrage <i>Les Exoplanètes et la vie dans l’Univers</i> de Stéphane Mazevet
Couverture de l’ouvrage Les Exoplanètes et la vie dans l’Univers de Stéphane Mazevet. Crédits Odile Jacob

Stéphane Mazevet est chercheur à l’IMCCE et responsable du programme OCAV (Origine et Conditions d’Apparition de la Vie) au sein de PSL (Université Paris Sciences et Lettres). Il vient de publier un livre aux éditions Odile Jacob qui rassemble les réflexions issues des cinq années d’expérience au sein du programme OCAV.

Sommes-nous seuls ? Y a-t-il dans l’Univers d’autres formes de vie que la nôtre ? La Terre est-elle une planète unique ? Ces questions ont longtemps été cantonnées au domaine spéculatif ou à la science-fiction. Elles reviennent aujourd’hui au-devant de l’agenda scientifique, aussi bien pour les astronomes avec la découverte des planètes extrasolaires que pour les biologistes et les chimistes avec le décodage du vivant, et même pour les historiens des sciences avec l’évolution de nos perspectives sur ces questions.

Le mot de l’auteur

« J’ai tenté dans cet ouvrage à destination du grand public de brosser le panorama des différentes perspectives qui alimentent ces questions. S’éloignant de fait de la rigueur d’un traité scientifique, l’objectif de ce livre est aussi de partager ce que j’ai appris sur ces questions au sein de cet environnement interdisciplinaire des plus stimulants créé avec le projet PSL Origines et Conditions d’Apparition de la Vie. »

Séminaires

Compte tenu de la fermeture de l’Observatoire de Paris, les séminaires habituellement ouverts au public sont suspendus jusqu’à nouvel ordre.

Bureau des longitudes

2 juin 2021 – 14 h 30

IASI : la mission « couteau suisse » pour observer l’atmosphère 

Cathy Clerbaux De Wit (CNRS/LATMOS)

L’accès à la conférence en ligne sera possible via ce lien.

Vous pourrez vous connecter un peu avant l’heure (ID de réunion : 438 670 3347, code secret : BDL).

9 juin 2021 – 14 h 

Journée scientifique du BDL : « Les visiteurs du Système solaire »

L’accès sera possible uniquement sur inscription, par téléphone (06.11.27.71.83) ou par courriel (administration@bureau-des-longitudes.fr).

Les conférences seront enregistrées et mises en ligne ultérieurement sur le site web du Bureau des longitudes.

Voir le programme de la journée.