4.E : Terre, lune et ciel (exercice)

Pour une exploration plus approfondie

Des articles

Bakich, M. « Votre planificateur d'éclipses solaires sur vingt ans ». Astronomie (octobre 2008) : 74. Décrit les circonstances des prochaines éclipses totales de Soleil.

Coco, M. « Pas juste une autre jolie phase. » Astronomie (juillet 1994) : 76. Explication des phases de la lune

Espenak, F., et Anderson, J. « Préparez-vous à vivre une expérience américaine d'un océan à l'autre ». Sky & Telescope (février 2016) : 22.

Gingerich, O. « Notes sur la réforme du calendrier grégorien ». Sky & Telescope (décembre 1982) : 530.

Kluepfel, C. « Quelle est la précision du calendrier grégorien ? » Sky & Telescope (novembre 1982) : 417.

Krupp, E. « Mondes calendaires ». Sky & Telescope (janvier 2001) : 103. Sur la façon dont les jours de la semaine ont obtenu leur nom.

Krupp, E. « Derrière la courbe ». Sky & Telescope (septembre 2002) : 68. Sur la réforme du calendrier par le pape Grégoire XIII.

MacRobert, A., et Sinnott, R. « La chasse aux jeunes lunes ». Sky & Telescope (février 2005) : 75. Des conseils pour trouver la Lune le plus tôt possible après sa nouvelle phase.

Pasachoff, J. « La science des éclipses solaires : toujours aussi florissante ». Sky & Telescope (février 2001) : 40. Sur ce que nous avons appris et apprenons encore des éclipses.

Regas, D. « La quête de la totalité ». Sky & Telescope (juillet 2012) : 36. Sur la chasse aux éclipses en tant que passe-temps.

Schaefer, B. « Les éclipses lunaires qui ont changé le monde ». Sky & Telescope (décembre 1992) : 639.

Schaefer, B. « Les éclipses solaires qui ont changé le monde ». Sky & Telescope (mai 1994) : 36.

Sites Web

Observatoires anciens, connaissances intemporelles (Centre solaire de Stanford) : http://solar-center.stanford.edu/AO/. Une introduction aux sites anciens où les mouvements des objets célestes étaient suivis au fil des ans (avec un accent particulier sur le suivi du Soleil).

Services de données astronomiques : aa.usno.navy.mil/data/index.php. Ce site riche de l'Observatoire naval américain contient des informations sur la Terre, la Lune et le ciel, avec des tableaux et des calculateurs en ligne.

Des calendriers à travers les âges : http://www.webexhibits.org/calendars/index.html. Comme une bonne exposition de musée sur le Web.

Zone calendaire : http://www.calendarzone.com/. Tout ce que vous vouliez demander ou savoir sur les calendriers et le chronométrage, avec des liens provenant du monde entier.

Informations et instructions de visionnage en toute sécurité sur Eclipse 2017 : www.nsta.org/publications/pre... enceInsert.pdf.

Cartes des éclipses : http://www.eclipse-maps.com/Eclipse-Maps/Welcome.html. Michael Zeiler se spécialise dans la présentation de cartes utiles et interactives des endroits où les éclipses solaires seront visibles

Prédictions d'éclipse : astro.unl.edu/classaction/ani... ipsetable.html. Ce calendrier visuel fournit les dates des prochaines éclipses solaires et lunaires jusqu'en 2029. EclipseWise : http://www.eclipsewise.com/intro.html. Un site d'introduction sur les futures éclipses et l'observation des éclipses par Fred Espenak de la NASA.

Histoire de la ligne de changement de date internationale : http://www.staff.science.uu.nl/~gent0113/idl/idl.htm. De R. H. van Gent de l'université d'Utrecht aux Pays-Bas.

La folie et la pleine lune : www.scientificamerican.com/ar... the-full-moon/. Cet article de Scientific American explore si la phase de la Lune est liée à un comportement étrange.

Calculateur de phase lunaire : https://stardate.org/nightsky/moon. Suivez les phases de la Lune grâce à ce calendrier.

Site Web de la NASA Eclipse : http://eclipse.gsfc.nasa.gov/eclipse.html. Ce site, créé par Fred Espenak, expert en éclipses de la NASA, contient une mine d'informations sur les éclipses lunaires et solaires passées et futures, ainsi que des liens d'observation et de photographie.

Galerie et informations sur les phases de la lune : http://astropixels.com/moon/phases/phasesgallery.html. Photographies et descriptions présentées par Fred Espenak de la NASA.

Heure et date du site Web : http://www.timeanddate.com/. Ressource complète sur la façon dont nous enregistrons le temps sur Terre ; comprend des convertisseurs de fuseaux horaires et de nombreux autres outils historiques et mathématiques.

Walk through Time : The Evolution of Time Measurement through the Ages (Institut national des normes et de la technologie) : http://www.nist.gov/pml/general/time/.

Vidéos

Bill Nye, le scientifique, explique les saisons : https://www.youtube.com/watch?v=KUU7IyfR34o. Pour les enfants, mais les étudiants peuvent aussi apprécier les mauvaises blagues (4h45).

Idée de leçon de géographie : fuseaux horaires : https://www.youtube.com/watch?v=-j-SWKtWEcU. (3:11).

Comment voir une éclipse solaire : www.exploratorium.edu/eclipse... o-view-eclipse. (1:35).

L'Ombre de la Lune : https://www.youtube.com/watch?v=XNcfKUJwnjM. Cette vidéo de la NASA explique les éclipses de Soleil, avec discussion et animation, en se concentrant sur une éclipse de 2015, et montre à quoi ressemble une éclipse depuis l'espace (1:54).

Les fuseaux horaires les plus étranges au monde : https://www.youtube.com/watch?v=uW6QqcmCfm8. (8:38).

Comprendre les éclipses de Lune : https://www.youtube.com/watch?v=lNi5UFpales. Cette vidéo de la NASA explique pourquoi il n'y a pas d'éclipse tous les mois, avec une bonne animation (1:58).

Activités de groupe collaboratives

1. Demandez à votre groupe de réfléchir à d'autres moyens (outre le pendule de Foucault) de prouver que c'est notre Terre qui tourne une fois par jour, et non le ciel qui tourne autour de nous. (Astuce : Comment la rotation de la Terre affecte-t-elle les océans et l'atmosphère ?)
2. À quoi ressembleraient les saisons sur Terre si l'axe de la Terre n'était pas incliné ? Discutez avec votre groupe des nombreux aspects de la vie sur Terre qui, selon vous, seraient différents.
3. Après une formation universitaire et universitaire, les membres de votre groupe d'étudiants américains sont invités à créer une école en Nouvelle-Zélande. Décrivez en quoi votre programme scolaire annuel dans l'hémisphère sud pourrait différer de celui auquel les élèves sont habitués dans l'hémisphère nord.
4. Pendant les semaines traditionnelles de vacances de Noël aux États-Unis, vous êtes envoyé dans les environs du pôle Sud pour une expédition de recherche (selon vos résultats en astronomie à mi-parcours, soit en tant qu'assistant de recherche, soit en tant que cuisinier de courte durée !). Demandez à votre groupe de discuter de la façon dont les jours et les nuits y seront différents et de la manière dont ces différences pourraient vous affecter pendant votre séjour.
5. Discutez avec votre groupe de toutes les histoires que vous avez entendues sur la pleine lune et les comportements fous. Pourquoi les membres de votre groupe pensent-ils que les gens associent un comportement fou à la pleine lune ? Quelles autres légendes, outre les histoires de vampires, sont liées aux phases de la Lune ? (Conseil : pensez au professeur Lupin dans les histoires de Harry Potter, par exemple.)
6. Votre ville universitaire devient le site fondateur d'un nouveau culte étrange qui vénère la Lune. Ces vrais croyants se réunissent régulièrement au coucher du soleil et font une danse dans laquelle ils doivent tendre les bras en direction de la Lune. Demandez à votre groupe de discuter de la direction dans laquelle leurs bras seront pointés au coucher du soleil lorsque la Lune sera nouvelle, au premier quart, à pleine et au troisième quart.
7. Les changements de saisons jouent un rôle important dans nos plans et préoccupations annuels. Les saisons ont inspiré de la musique, des histoires, de la poésie, de l'art et de nombreux gémissements des élèves lors des tempêtes de neige. Faites une recherche en ligne pour trouver des exemples de saisons célébrées ou surmontées dans des domaines autres que la science.
8. Utilisez les informations figurant à l'annexe H et en ligne pour déterminer quand la prochaine éclipse de Soleil ou de Lune sera visible depuis l'endroit où votre groupe se rend à l'université ou depuis l'endroit où vivent les membres de votre groupe. À quelle heure de la journée l'éclipse sera-t-elle visible ? S'agira-t-il d'une éclipse totale ou partielle ? Quels préparatifs pouvez-vous faire pour vivre une expérience d'éclipse agréable et sûre ? En quoi ces préparatifs diffèrent-ils entre une éclipse solaire et lunaire ?
9. Sur Mars, un jour (souvent appelé sol) dure 24 heures et 40 minutes. Comme Mars met plus de temps à faire le tour du Soleil, une année correspond à 668,6 sols. Mars possède deux petites lunes, Phobos et Deimos. Phobos, la lune intérieure, se lève à l'ouest et se couche à l'est, mettant 11 heures entre le lever et le lever de la lune suivant. À l'aide de vos calculatrices et de votre imagination, demandez aux membres de votre groupe de créer un calendrier pour Mars. (Après avoir créé le vôtre, et seulement après, vous pouvez rechercher en ligne les nombreuses suggestions qui ont été faites pour un calendrier martien au fil des ans.)

Questions de révision

1. Expliquez en quoi la latitude et la longitude sur Terre sont similaires à la déclinaison et à l'ascension droite dans le ciel.
2. Quelle est la latitude du pôle Nord ? Le pôle Sud ? Pourquoi la longitude n'a-t-elle aucune signification aux pôles Nord et Sud ?
3. Dressez une liste de chaque phase principale de la Lune, en décrivant approximativement quand la Lune se lève et se couche pour chaque phase. Pendant quelle phase pouvez-vous voir la Lune en milieu de matinée ? Au milieu de l'après-midi ?
4. Quels sont les avantages et les inconvénients du temps solaire apparent ? Comment améliorer la situation en introduisant l'heure solaire moyenne et l'heure normale ?
5. Quelles sont les deux raisons pour lesquelles l'inclinaison de l'axe de la Terre fait que les étés aux États-Unis sont plus chauds que les hivers ?
6. Pourquoi est-il difficile de construire un calendrier pratique basé sur le cycle des phases de la Lune ?
7. Expliquez pourquoi il y a deux marées hautes et deux marées basses par jour. À proprement parler, la période pendant laquelle il y a deux marées hautes devrait-elle être de 24 heures ? Si ce n'est pas le cas, quel devrait être l'intervalle ?
8. Quelle est la phase de la Lune lors d'une éclipse solaire totale ? Lors d'une éclipse lunaire totale ?
9. Sur un globe ou une carte du monde, trouvez la ligne de latitude marquée la plus proche de votre position. Est-ce un exemple de grand cercle ? Expliquez.
10. Expliquez trois sources de données qui indiquent que les saisons en Amérique du Nord ne sont pas causées par la modification de la distance entre la Terre et le Soleil résultant de l'orbite elliptique de la Terre autour du Soleil.
11. Quelle est l'origine des termes « a.m. » et « p.m. » dans notre chronométrage ?
12. Expliquez l'origine de l'année bissextile. Pourquoi est-ce nécessaire ?
13. Expliquez pourquoi l'année 1800 n'était pas une année bissextile, même si les années divisibles par quatre sont normalement considérées comme des années bissextiles.
14. Quelle fraction de la face visible de la Lune est illuminée pendant le premier quart de phase ? Pourquoi cette phase s'appelle-t-elle « premier trimestre » ?
15. Pourquoi les éclipses lunaires ne se produisent-elles pas à chaque pleine lune ?
16. Pourquoi la Lune crée-t-elle des renflements de marée des deux côtés de la Terre plutôt que uniquement du côté de la Terre le plus proche de la Lune ?
17. Pourquoi la hauteur des marées change-t-elle au cours d'un mois ?
18. Expliquez comment les forces des marées ralentissent la Terre.
19. Expliquez comment les forces des marées font que la Lune s'éloigne lentement de la Terre.
20. Expliquez pourquoi le calendrier grégorien a modifié la nature de l'année bissextile par rapport à sa définition initiale dans le calendrier julien.
21. Le terme équinoxe se traduit par « nuit égale ». Expliquez pourquoi cette traduction a du sens d'un point de vue astronomique.
22. Le terme solstice se traduit par « arrêt du soleil ». Expliquez pourquoi cette traduction a du sens d'un point de vue astronomique.
23. Pourquoi le jour le plus chaud de l'année aux États-Unis (ou dans la zone tempérée de l'hémisphère nord) est-il généralement en août plutôt que le jour du solstice d'été, fin juin ?

Questions de réflexion

1. Lorsque l'hémisphère nord de la Terre est incliné vers le Soleil en juin, certains diront que la cause de nos saisons est que l'hémisphère nord est physiquement plus proche du Soleil que l'hémisphère sud, et c'est la principale raison pour laquelle l'hémisphère nord est plus chaud. Quel argument ou quelle source de données pourrait contredire cette idée ?
2. Où êtes-vous sur Terre si vous faites l'expérience de chacune des situations suivantes ? (Reportez-vous à la discussion dans Observing the Sky : The Birth of Astronomy ainsi que dans ce chapitre.)
   1. Les étoiles s'élèvent et se couchent perpendiculairement à l'horizon.
   2. Les étoiles entourent le ciel parallèlement à l'horizon.
   3. L'équateur céleste passe par le zénith.
   4. Au cours d'une année, toutes les étoiles sont visibles.
   5. Le soleil se lève le 21 mars et ne se couche pas avant le 21 septembre (idéalement).
3. Dans les pays situés à l'extrême nord, les mois d'hiver sont généralement si nuageux que les observations astronomiques sont quasiment impossibles. Pourquoi ne peut-on pas faire de bonnes observations des étoiles à ces endroits pendant les mois d'été ?
4. Quelle est la phase de la Lune si c'est...
   1. se lève à 15 h 00 ?
   2. est le plus haut du ciel au lever du soleil ?
   3. des sets à 10 h 00 ?
5. Un accident de voiture se produit vers minuit, la nuit de la pleine lune. Le conducteur fautif affirme avoir été aveuglé momentanément par le lever de la Lune à l'horizon est. La police devrait-elle le croire ?
6. La recette secrète des burgers végétariens toujours populaires de la cafétéria de l'université est cachée dans un tiroir du bureau du directeur. Deux étudiants décident d'entrer par effraction pour mettre la main dessus, mais ils veulent le faire quelques heures avant l'aube, une nuit où il n'y a pas de lune, afin de réduire le risque de se faire attraper. Quelles phases de la Lune conviendraient à leurs plans ?
7. Votre arrière-arrière-grand-père, qui a souvent exagéré les événements de sa propre vie, a raconté un jour à vos proches une aventure formidable qu'il a vécue le 29 février 1900. Pourquoi cette histoire vous rendrait-elle méfiante ?
8. Un an plus tard, lorsque l'argent n'est pas un problème, vous profitez tellement de votre anniversaire que vous voudrez en avoir un autre tout de suite. Vous montez dans votre jet supersonique. Où devriez-vous voyager, vous et les personnes qui célèbrent avec vous ? De quelle direction devriez-vous vous diriger ? Expliquez.
9. Supposons que vous viviez dans le cratère Copernic sur le côté de la Lune face à la Terre.
   1. À quelle fréquence le soleil se lèverait-il ?
   2. À quelle fréquence la Terre se coucherait-elle ?
   3. Pendant quelle fraction de temps pourriez-vous voir les étoiles ?
10. Lors d'une éclipse lunaire, la Lune pénétre-t-elle dans l'ombre de la Terre par l'est ou l'ouest ? Expliquez.
11. Décrivez ce que verrait un observateur du cratère Copernic lorsque la Lune est éclipsée sur Terre. Que verrait le même observateur lors de ce qui serait une éclipse solaire totale vue depuis la Terre ?
12. La journée sur Mars dure 1 026 jours terrestres. L'année martienne dure 686,98 jours terrestres. Les deux lunes de Mars mettent 0,32 jour terrestre (pour Phobos) et 1,26 jour terrestre (pour Deimos) pour faire le tour de la planète. Vous êtes chargé de créer un calendrier martien pour une nouvelle colonie martienne. Un calendrier solaire ou lunaire serait-il préférable pour suivre les saisons ?
13. Quelles sont l'ascension et la déclinaison droites de l'équinoxe de printemps ?
14. Quelle est la bonne ascension et la déclinaison de l'équinoxe d'automne ?
15. Quelles sont l'ascension et la déclinaison droites du Soleil à midi lors du solstice d'été dans l'hémisphère nord ?
16. En été, dans l'hémisphère nord, le pôle Nord est illuminé par le soleil 24 heures sur 24. Pendant ce temps, la température ne dépasse souvent pas le point de congélation de l'eau. Expliquez pourquoi.
17. Le jour de l'équinoxe de printemps, la durée du jour dans tous les endroits de la Terre est en fait légèrement supérieure à 12 heures. Expliquez pourquoi.
18. Les régions situées au nord du cercle polaire arctique sont connues comme le « pays du soleil de minuit ». Expliquez ce que cela signifie d'un point de vue astronomique.
19. Dans une partie de l'orbite de la Terre où la Terre se déplace plus rapidement que d'habitude autour du Soleil, la durée du jour sidéral changerait-elle ? Si c'est le cas, comment ? Expliquez.
20. Dans une partie de l'orbite de la Terre où la Terre se déplace plus rapidement que d'habitude autour du Soleil, la durée du jour solaire changerait-elle ? Si c'est le cas, comment ? Expliquez.
21. Si Sirius se lève à 20 h ce soir, à quelle heure sera-t-il levé demain soir, à la minute près ? Expliquez.
22. Quels sont les trois éléments de preuve que vous pourriez utiliser pour indiquer que les phases de la Lune ne sont pas causées par l'ombre de la Terre qui tombe sur la Lune ?
23. Si la Lune se lève à un endroit donné à 18 h aujourd'hui, à quelle heure se lèvera-t-elle demain soir ?
24. Expliquez pourquoi certaines éclipses de soleil sont totales alors que d'autres sont annulaires.
25. Pourquoi les éclipses lunaires durent-elles généralement beaucoup plus longtemps que les éclipses solaires ?

Se débrouiller par vous-même

1. Supposons que la Terre ait mis exactement 300,0 jours à faire le tour du Soleil et que tout le reste (le jour, le mois) soit le même. Quel type de calendrier aurions-nous ? Comment cela affecterait-il les saisons ?
2. Envisagez un calendrier entièrement basé sur le jour et le mois (la période de la Lune entre la phase complète et la phase complète). Combien de jours y a-t-il par mois ? Pouvez-vous trouver un schéma analogue à l'année bissextile pour que ce calendrier fonctionne ?
3. Si une étoile se lève à 20 h 30 ce soir, à quelle heure environ se lèvera-t-elle dans deux mois ?
4. Quelle est l'altitude du Soleil à midi le 22 décembre, vue d'un endroit situé sur le tropique du Cancer ?
5. Montrez que le calendrier grégorien sera erroné d'un jour dans environ 3300 ans.