Réponses au Quizz

Nous vous proposons ici des éléments de réponses aux questions du quizz. N'hésitez pas à faire un retour sur ces réponses, et à nous poser d'autres questions !

• Où se placeraient les planètes sur le planétaire aujourd’hui ?

Pour le savoir, vous devez positionner des pions sur le dessin du planétaire (ou vous positionnez vous même sur le planétaire humain!) et suivre les positions. Pour aller plus vite, vous pouvez compter le nombre de médaillons traversés par chaque corps au bout d’une année terrestre, ou au bout d’un mois...

Prochainement, nous vous proposerons une animation permettant de voir la position des différents corps sur le planétaire pour n'importe quelle date...

• Les corps planétaires du Système solaire se déplacent-ils tous à la même vitesse ? Sinon, à quel autre paramètre peut-on relier l'évolution de leurs vitesses (et quelle est cette relation) ?

La vitesse d’un corps se mesure en divisant la distance parcourue par la durée du trajet (si la vitesse du corps reste constante au cours de ce trajet!). Ainsi, vous pouvez mesurer la vitesse des différents corps entre deux médaillons (suffisamment proches) en mesurant la distance entre les deux médaillons puis en la divisant par l’intervalle de temps (attention, il n’est pas le même pour tous les corps!). Si vous voulez la vitesse réelle en km/s (ou toute autre unité) vous devez convertir la distance mesurée sur le planétaire en une distance réelle en UA, à l’aide de l’échelle de distance. Note : 1 UA = 1 unité astronomique = distance moyenne de la Terre au Soleil (149.597.870.700 m)

En mesurant cette vitesse sur quelques points pour plusieurs corps planétaires, vous verrez qu’ils ne vont pas tous à la même vitesse, et que leur vitesse varie le long de leur trajectoire !

L’astronome Képler (1571-1630) a fait ce travail à partir des observations directes des corps planétaires. Il a ainsi démontré que les planètes les plus proches du Soleil vont plus vite que les planètes les plus éloignées.

Vous pouvez vous aussi retrouver sa «1ère loi » en vérifiant que toutes les orbites des corps du Système solaire sont des ellipses ; puis sa 3ème loi » qui donne la relation entre la période d’une planète (le temps qu’elle met pour faire un tour du Soleil) et sa distance au Soleil (le demi-grand axe de l’ellipse). La période peut vous permettre de calculer également une vitesse moyenne, en divisant par la longueur du trajet. Ce calcul n’est pas évident pour une ellipse, mais vous pouvez supposer (en première approximation) que l’orbite est circulaire pour les planètes....

• Une comète se déplace-t-elle toujours à la même vitesse ? Sinon, à quel autre paramètre peut-on relier l'évolution de leur vitesse (et quelle est cette relation) ?

Vous pouvez mesurer la vitesse des deux comètes sur plusieurs points, et la relier à la distance au Soleil de ces mêmes points. Vous verrez alors que la comète va plus vite lorsqu’elle est plus proche du Soleil. La même relation s’applique pour tous les corps du Système solaire, mais elle est plus évidente pour les comètes qui ont une orbite très allongée.

Képler avait également observé ce phénomène et l’avait traduit de façon géométrique. Il regarde les positions atteintes par la comète dans des intervalles de temps constants (ce que vous faites sur le planétaire avec un intervalle de 48 jours pour Encke, et 80 jours pour « Tchouri»). Il compare alors deux points sur l’orbite, A et B, respectivement proche et éloigné du Soleil. En A, le rayon qui relie le Soleil à la comète est faible, la comète va plus vite et parcourt une grande distance dans cet intervalle de temps. Le rayon « balaie » alors une aire qui ressemble à une forme « plate ». En B, le rayon est grand, mais la comète parcourt une plus petite distance (sa vitesse est faible). L’aire balayée est « allongée ». Képler constate que les deux aires sont égales ! Le fait que les aires balayées dans un intervalle de temps constant par le rayon reliant la comète au Soleil, soient constantes tout le long de l’orbite constitue la « 2ème loi de Képler ».

Plus tard, le physicien Newton (1643-1727) expliquera cette évolution de la vitesse en fonction de la distance au Soleil avec la loi de la gravitation universelle et la loi de la dynamique reliant la force à l’accélération. Aujourd’hui, la relation entre vitesse et distance se traduit de façon plus moderne avec la « conservation de l’énergie mécanique ». Si vous êtes lycéens, étudiants ou passionnés de sciences, vous pouvez ainsi relier les valeurs de l’énergie cinétique et de l’énergie potentielle de gravité le long d’une orbite.

• Peut-il y avoir des collisions dans le Système solaire ?

Oui ! Ces collisions expliquent la présence de météorites sur le sol de la Terre, ou l’arrivée d’étoiles filantes dans notre ciel. Ce sont alors de « petites collisions » qui sont pour la plupart reliées à des poussières présentes tout le long de l’orbite des comètes. Vous pouvez ainsi découvrir que la Terre va croiser deux fois l’orbite de la comète Encke, en Juin et en Octobre-Novembre. Mais les étoiles filantes ne sont visibles que la nuit, et ne pourront donc être observées que en Octobre (à vous de comprendre pourquoi !). La fameuse « nuit des étoiles filantes » mi-août correspond à la traversée de l’orbite de la comète 109P Swift-Tuttle.

Parfois, des bouts de planètes, ou d’astéroïdes peuvent dévier de leurs trajectoires et finir par tomber sur la Terre (ou sur d’autres corps). De telles collisions peuvent avoir des effets plus importants tels que les cratères de météorite. Au Jardin des Plantes de Paris, vous pourrez voir une brèche provenant du plus grand cratère d’impact situé à Vredefort en Afrique du Sud ; il fait 300 km de diamètre !

Non ! En dehors de ces collisions de « petits corps », les corps planétaires représentés sur le planétaire humain ne vont pas rentrer en collision. Pour le comprendre, il suffit de regarder les distances en jeu : le plus gros corps, Jupiter, a un diamètre de 69 911 km. Encke mesure 5 km de diamètre et voyage sur une orbite longue de 10,5 UA (1 500 millions de km !!). Il faudrait vraiment « pas de chance » pour que la Terre (ou une autre planète) et Encke soient au croisement de leurs orbites au même moment ! Lorsque Encke rentre dans les orbites des planètes telluriques, l’espace entre deux orbites est de 0,3 – 0,4 UA (75 millions de km). Il a donc de la place pour voyager sans collisions. Ce n’est évidemment pas votre cas lorsque vous-même figurez Encke qui se déplace !

• Pouvez-vous dire pourquoi la planète Vénus est appelée l’Étoile du Berger

Vénus est appelée l’Étoile du Berger car elle ne peut être vue que juste avant le lever du Soleil ou juste après le coucher du Soleil. Ainsi, le berger sait qu’il doit rentrer son troupeau dès qu’il la voit, ou peut s’orienter... mais surtout, elle était probablement son « camarade » car elle est l’astre le plus brillant du ciel (après le Soleil et la Lune!). Mais cette « étoile » est en réalité une planète. En effet, elle n’est pas toujours à la même position par rapport aux vraies étoiles (c’est un astre « errant, vagabond » dans le ciel, ce qui est la traduction du mot grec "planêtês").

Pour comprendre cette caractéristique de l’observation de Vénus, placez une personne sur la Terre, et une sur Vénus. La Terre tourne sur elle-même en 24h dans le même sens de rotation que son orbite autour du Soleil. En tournant, vous saurez lorsqu’il est midi, puis minuit. En étendant les bras, vous pourrez alors déterminer la direction de l’Est (qui pointe vers le Soleil à son « lever » le matin) et de l’Ouest. Vous verrez alors que Vénus (et Mercure également) ne peut pas être « vue » depuis la Terre pendant la nuit (elle est alors dans « le dos » de la Terre) ; et ne sera donc visible qu’à la limite du matin (à l’Est) ou du soir (à l’Ouest).

• Comment la longueur de l’année martienne se compare-t-elle à celle de l’année terrestre ?

Une année est la durée d’une orbite autour du Soleil. En comptant les médaillons le long d’une orbite, et en connaissant l’intervalle de temps entre deux médaillons, vous pouvez déterminez la durée d’une année sur n’importe quel corps. Ainsi, la Terre a 23 médaillons ; ce qui correspond à 23 pas, ou ~368 jours (23 fois 16 jours). A chaque tour, un décalage de 2,76 jours a lieu – c’est le cas du calendrier civile qui fait 365 jours et impose un décalage d’un jour tous les 4 ans.

Mars a 43 points, soit 688 jours (43 fois 16 jours). Ainsi, une année martienne est 1,87 fois plus longue que l’année terrestre. Si vous avez 10 ans aujourd’hui, vous n’auriez fêté que 5 fois votre anniversaire sur Mars !